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如何制造一个“阿凡达”?  

2010-01-13 10:05:00|  分类: 封面故事 |  标签: |举报 |字号 订阅

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如何制造一个“阿凡达”? 
 
如何制造一个“阿凡达”? - 新知周刊 - 《新京报·新知周刊》 
从现有的技术来看,制造并控制一个“阿凡达”并不是完全不可能的。 
 
除了工程学,卡梅隆最感兴趣的就是生态学和生物学了,人家可是拍过纯生态纪录片《深渊异形》的人哟。《阿凡达》中出现了大量的和生物有关的科技内容,包括头脑控制、基因杂交,还有潘多拉星球上的生物圈。这些都靠谱吗?


1 制造过程

不同物种能基因杂交吗?

 

在《阿凡达》中,杰克的“阿凡达”是一个混和了他的基因和纳威人基因的生物。片中称这种技术是为了让他能够控制“阿凡达”,并且“阿凡达”有着和杰克类似的相貌和个性。而必须用基因相同的同卵双胞胎才能代替一个人控制“阿凡达”,说明这种基因混合的规模很大。

 

现在,“转基因”确实已经在生产中广泛应用,比如通过生长素基因、多产基因、促卵素基因、高泌乳量基因、瘦肉型基因、角蛋白基因、抗寄生虫基因、抗病毒基因等基因转移,可能育成生长周期短,产仔、生蛋多和泌乳量高的牲畜。现在可以把水母的基因转到老鼠的DNA上面,培养出“荧光鼠”。深圳华大基因研究所一位不愿透露姓名的专家在接受本报记者采访时说,更大规模的基因混合也是有可能的。人类已经通过重新组合基因造出了“完全人工”的细菌,现在还在研究通过这种方法造出更复杂的单细胞生物。这个研究方向叫“合成生物学”。现在已经能通过基因工程制造“畸形昆虫”,比如长两个尾巴的果蝇,虽然在哺乳动物身上还没有做这样的实验,但是在理论上是可行的。不过,人类和外星生物的基因是否能够混合,那就是另一回事了。

 

其实,完全不用混合二者的基因培养“阿凡达”,阿凡达的身体只要完全和纳威人一样,头脑中有一个接收和控制装置就可以了。唯一有可能用到基因工程的可能是需要把阿凡达的脑神经做一点点改造,但让它们的外貌与个性和控制者类似就完全没必要了。只是,如果没有基因的混合,那么杰克和他的“阿凡达”就没有一一对应的关系。杰克代替同卵双胞胎的哥哥的原因就是他的基因和哥哥完全相同。离开了这个设定,整部电影的故事就很难成立了。


2 控制技术

大脑远程操纵可行吗?

 

在《阿凡达》中,地球人杰克用大脑直接控制他的“阿凡达”,并且通过“阿凡达”的感官认识世界。

 

要让A用头脑控制B的身体,并能够感受到B感官所感受到的一切,首先,要有远程动作控制手段。现在,外科大夫已经可以把手的动作通过传感器化为数字信号,控制千里之外的机械手进行外科手术。下面,就要实现通过头脑信号直接控制机器。科学家已经成功完成用猴子的大脑信号直接控制机械手的研究。尼古拉利斯(MiguelNicolelis)在本世纪初在猴子的大脑里插上多个电极,让猴子操纵游戏杆,把它大脑里的信号传输给机器手,机器手就做出了同样的动作。下一步,就是要不在大脑里插电极,从外部接收大脑信号,现在这方面的研究已经开始,从理论上是可行的。

 

再下一步,就是用电子信号来控制肌肉。美国加州大学伯克利分校的科学家已经能用微型电子装置向昆虫肌肉发送信号,从而遥控昆虫的行动。如果能用电子信号控制肌肉,那么通过大脑控制电子装置,再用电子信号控制肌肉就是可能的,这种技术对让瘫痪者重新走路非常重要。美国华盛顿大学莫里兹(ChetMoritz)领导的小组曾经实验将大脑信号转变成电子信号,再用这种信号控制瘫痪者肌肉,实验取得了初步成功。这么说,一个人完全有可能通过自己的大脑信号控制另一个人的肌肉。

 

让B通过A的眼睛看东西,这可能吗?要实现这一点,第一步是需要把A的大脑中的视觉图像提取出来。因为大脑的运作极其复杂,所以现在还没有能做到这一步。下一步是要让人脑能够通过连接到大脑视觉区域中的电子装置来“看”到东西。独立研究者杜伯利(WilliamDobelle)的小组从上世纪80年代开始就把光学传感器和人类大脑的视觉区域直接连接起来,让盲人能看到有一定信息量的图像。现在的技术难点是从一个人的大脑中提取图像。

 

看起来,大脑远程控制在理论上是可行的,但现在仍然不能肯定它在现实中是否能够实现。在电影中有一个BUG,杰克需要一台机器收集脑信号、以电子信号的方式传送出去。他的“阿凡达”在大脑中也应当有一台机器接收这种电子信号,但是我们没有看到这台机器。

 
【生物圈】

潘多拉星生物多

 

除了立体电影技术,《阿凡达》最值得称道的就是详细描绘了潘多拉星球上的庞大生物圈。

这里的生物体型巨大,因为潘多拉星的重力比地球小,因此星球上的生物都长成了加大码。但是,相应的重力小也会让成长在这个星球上的生物出现骨质疏松、肌肉力量小等适应性变化,这和片中生物力大无穷、纳威人生有碳纤维强化骨骼的设定大相径庭。

 

潘多拉星上的大部分生物都是六足类动物。就像占据着地球生物半壁江山的昆虫一样。从生物演化的角度来说,六足昆虫的出现,和四足动物、多足动物一样,都纯属偶然。在电影里,无论是重铠马、毒狼还是闪雷兽,用六条腿奔跑的方式和地球四足兽基本一样。不过,按理说腿多的生物会更容易适应重力较大的星球,潘多拉星球的重力较小,六足在行动中并不比四足有优势。而且六足兽的六肢也更容易特化出来,使之具有新功能。

 

如何制造一个“阿凡达”? - 新知周刊 - 《新京报·新知周刊》 
较小重力下生存的动物,可能会很庞大,但未必会这样强壮。 
 
如何制造一个“阿凡达”? - 新知周刊 - 《新京报·新知周刊》 
电影中所表现的六足动物的奔跑姿态也稍显牵强。

 

有趣的是,和人类一样,纳威人倒是彻头彻尾的四足动物。当然,潘多拉星上还有其他的四足动物,比如纳威人的飞行坐骑———斑溪兽,以及“魅影骑士”的坐骑“霸王飞龙”。这些飞行生物都像小型恐龙“顾氏小盗龙”一样,有四个翅膀。这些都似乎在指出,虽然看起来外形差别很大,但纳威人和这些飞兽有更为接近的亲缘关系。

【总评】

故事简化出BUG

 

《阿凡达》的基本概念———通过一个生物的头脑控制另一个生物的身体在技术上是有可能实现的。而潘多拉星球上的生物并没有什么明显的错误,但这样一来也就没呈现什么大胆、华丽的想象了。

 

不过,《阿凡达》的简单故事里同样存在一些严重的问题:它过分美化了原始状态下的纳威人的生活。纳威人有大马可骑,有树枝高速公路可走,还有“私人小飞机”,他们关注自然的平衡和谐胜过关心自己的午餐,他们也不需要来自现代科技的任何东西。

 

实际上,原始状态下人类的生活并不是那么具有诗情画意。营养缺乏就是一个大问题,因为没有水果和蔬菜可吃,所以因纽特人是整个北美大陆上平均寿命最短的一个人群。平均下来,他们要比普通加拿大人少活10年。肯尼亚的狩猎部落马赛人(Maasai)则是现代地球上寿命最短的人群,男性的寿命预期只有42岁,这还是在没有部落战争,并且已经能得到一定的现代医疗保障的情况下的数字。至于真正的原始社会的寿命预期,一般认为只有20-30年。而各种毒虫猛兽的袭击会让原始人随时有暴死的可能。

 

原始人之间也会暴发战争,原始人群内部也可能有很多可怕的陋习。“原始人不向往现代文明”也是个谎言,无论是玻璃球这样的装饰品,还是像收音机这样的电子产品都会对原始部落的年轻人产生致命诱惑,纳威人对地球文明“油盐不进”,只是一种戏剧化的简单处理而已。
 

 

新知专题撰文/本报记者 刘铮 实习生 丁佳

本专题图片均为资料图片

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