“当未来的科学劳动者开始意识到自己的恐怖使命并以此为傲的时候，他们会越来越贴合代达罗斯的孤独形象。”我所认识的所有科学家中，在性格上最像霍尔丹创作的代达罗斯的人，不是生物学家，而是一个数学家，他的名字叫作约翰尼·冯·诺依曼（John von Neumann）。对于那些只是从外表——他矮胖而且乐于交际——来看冯·诺依曼的人来说，将他和代达罗斯进行比较，似乎是非常滑稽和不恰当的。但是对于那些私底下认识他的人来说，他们会明白，从心理感受的角度说，将这个人——这个小心翼翼地让人类沿着通往计算机时代的道路行走的人——刻画成代达罗斯，是极有预言性的。
第二次世界大战中，在洛斯阿拉莫斯，冯·诺依曼以原子弹设计顾问的身份，热情地参与了核弹的设计工作。不过即使在那时，他就已经明白，核能源并不是人类未来的主题。1946年，他碰到老朋友葛乐波·瓦塔金（Gleb Wataghin），后者曾在巴西度过了战争年代。“你好，约翰尼，”瓦塔金说，“我猜你现在已经对数学不感兴趣了。我听说现在除了炸弹，其他你都不考虑了。”“那是非常错误的，”冯·诺依曼说道，“我现在正在考虑比炸弹重要得多的事情。我在考虑计算机。”
1948年9月，冯·诺依曼作了一个题为“自动机的一般及逻辑理论”（The General and Logical Theory of Automata）的报告，在他的著作合集的第五卷里，可以找到报告的全文。这份报告现在看来依然新颖易读。因为他讲的都是通用的东西，所以报告中几乎没有内容是陈旧的。冯·诺依曼的自动机是对电子计算机的一个概念上的总结，他是第一个看到计算机的革命性意义的人。一台自动机，是其行为可以由严格的数学术语精确定义的任何一个系统。冯·诺依曼感兴趣的事情，是为这种机器的设计和运作的理论建立基础。这种理论，可以被用于建造比现在所建造的任何机器都复杂和精巧得多的机器。他相信，基于这个理论，我们可以学习的，不仅仅是如何建造更有能力的机器，还包括如何更好地理解活着的有机体的构造和功能。
冯·诺依曼并没有活到可以将他的自动机理论付诸实践的时候。生物学家们卓越地证实了他对于有机体功能的洞见，但他也没能活着见到那一天。他的1948年报告的主题，是对一台自动机结构的抽象分析，这样一台自动机，有足够的复杂性，有自我繁衍的能力。他指出，一台可以自我繁衍的自动机，必须包括具有下述功能的四个彼此分离的部件。A部件是一个自动化工厂，它是一个收集原材料，将它们处理成一种输出的自动机，这种输出须由一种写指令具体指定，而这个写指令则由外部提供。B部件是一个复制器，它是一个接受写指令并复制它的自动机。C部件是一个控制器，它是一个与A和B都连接着的自动机。当C被给予一个指令时，它首先将它传给B进行复制，然后再把它传给A进行操作，最后则将复制过的指令提供给A的输出，而自己则保留了指令的原版。D部件是一个包括了全部说明的写指令，它可以使得A生产整个系统——A加B加C。冯·诺依曼的分析指出，在逻辑上，这种结构对于一个自我繁衍的自动机是必要和充分的，他也猜想说它也一定存在于活着的细胞中。五年之后，克里克（Crick）和沃森（Watson）发现了DNA的结构。现在，每个念高中的小孩就在学习冯·诺依曼四部件的生物学对应了。在这里，D是遗传物质，RNA和DNA，A是核糖体，B是酶，RNA和DNA是聚合酶，C是抑制和去抑制控制分子以及其他作用还没有被完全理解的成分。就我们目前所知，每一个比病毒大的微生物的基本构成，和冯·诺依曼所说的它理应具有的模样精确一致。从冯·诺依曼的观点来看，病毒并不是自我繁衍的，因为它们是从自己侵入的细胞那里借来核糖体的。
冯·诺依曼的第一个主要结论是，具有这些特点并可以进行自我繁衍的自动机，在理论上是可以建造出来的。他的第二个主要结论不那么著名，它能够从数学家图灵的工作中推导出来，不过它更深刻地揭示了自动机问题的核心。该结论说，理论上存在一个通用的自动机。那也就是说，一个具有确定大小和复杂性的机器，如果被赋予正确的写指令，它会做任何其他机器能做的事情。因此超过一定规模后，为了完成复杂的工作，你不需要再将你的机器变得更大或者更复杂。你所需要的，只是赋予它更长和更详细的指令。你也可以通过将我已经描述过的自我繁衍系统中的工厂部件（部件A）加入其中，使得通用自动机可以自我繁衍。冯·诺依曼相信，通用自动机的可能性，最终能解释无限持续的生物进化的可能性。在从简单有机体到更复杂有机体的进化过程中，你不需要重新设计基本的生物化学机理。你只需要修改和扩展遗传指令。自1948年以来，我们所学的关于进化的所有知识，都倾向于印证冯·诺依曼是正确的。
在即将进入21世纪的时候，我们会发现，冯·诺依曼的分析越来越与人工自动化和活细胞相关联。而且，随着我们越来越了解生物学，我们会发现电子科技和生物科技之间的差别，正变得越来越模糊。因此我提出了一个问题：假设我们学会了如何规划和建造一个有用的、几乎通用的可自我繁衍的自动机，在智力层面上，这东西会给我们带来什么呢？特别地，它会给经济原理带来些什么呢？或者会给我们对生态和社会结构的想法带来什么呢？
我想尝试通过一系列思想实验来回答这些问题。思想实验是一种虚构实验，用于阐明一个理论上的想法。它是物理学家发明的工具，旨在构造一种假想的情形，在其中，内在于某理论中的逻辑上的矛盾或者荒谬之处，会被尽可能清晰地呈现出来。随着理论变得越来越复杂，作为清除坏理论、对好的理论进行更深刻理解的工具，思想实验变得越来越有用。当一个思想实验表明，通常被接受的想法在逻辑上是自相矛盾的时候，它就被称为一个“悖论”。本世纪物理学的很大一部分进展，都是从发现悖论并将它们用作理论的一个鉴定标准而产生的。一个思想实验常常比一个实际的实验更有启发意义，而不仅仅是便宜太多了。物理学中思想实验的设计已经变成了一种艺术，而爱因斯坦是当之无愧的顶级大师。一个思想实验完全不同于一种预测。我将要描述的情形，并不是对于实际上将要发生的事情的预测。它们是建立起来的理想模型，是在有望实际处理它们之前，我们必须先在智力上加以对待的。
我的第一个思想实验并不是自己的发明。它的基本想法在20年前就已经由数学家爱德华·莫尔（Edward More）在《科学美国人》发表的一篇文章中提出了。那篇文章叫作“人造活体植物”（Artificial Living Plants）。在思想实验的开头，一艘平底船从一个毫不起眼的船坞下水，它属于澳大利亚西北海岸的RUR公司。RUR代表的是“罗苏姆的通用机器人”（Rossum’s Universal Robots），它是一个具有悠久而卓越的历史的公司。船缓缓出了海，消失在视线中。一个月后，在印度洋的某处，两艘船出现在了那一艘去过的地方。原来的船装载着一个小型工厂，其中有所有必要的设备，还有一个计算机程序，使得它可以建造自身的一个完全的复制品。复制品包含了原来船上的所有东西，包括工厂和计算机程序的拷贝。建造材料主要是碳、氧、氢和氮，这些材料从空气和水中获得，经日光转化成高强度的塑料。金属部分主要是由镁来建造的，镁在海水中的含量丰富。其他不很丰富的元素按照要求使用得少得多。这些船被称为“人造植物”，是因为它们利用机器和计算机模仿了漂浮在海洋表面的微生物的生命周期。很容易计算出来，经过一年就会得到一千条船，两年会有一百万条，三年就会有十亿条，以此类推。在数量上，它是以比我们的人口繁殖快几百倍的速度爆炸式增长的。
RUR公司让这艘船携带昂贵的货物下水，并不是为了好玩。除了自动工厂，每艘船还带着一个大箱子，它可以逐渐装满通过太阳能从海洋中分离出来的淡水。如果可能的话，它也会在澳大利亚海岸上较为方便的地方收集雨水，RUR公司已经建立了许多抽水站，每一个抽水站都装备了无线电台。任何装满了淡水的船，都会被程序设定开到最近的抽水站去，在那里，它的水很快会被抽干，然后再被送上路。三年之后，当船已经分布在全世界所有海洋上时，RUR公司邀请所有需要水的海港城市使用它的服务。在加利福尼亚州、非洲和秘鲁的海岸线的上上下下，抽水站被建立起来，滚滚财源都流进了RUR公司的保险柜。沙漠开始开花——不过我想我们已经听过这句话了，上次是跟核能源联系在一起的。不过这次的困难在哪里呢？
在这个思想实验中，有两个明显的困难。第一个是经济困难。RUR的船能向我们提供免费的淡水供应，但是要使用它，仍然是需要花钱的。仅仅将淡水抽到沙漠上是产生不了花园的。在世界上大部分的沙漠地区，哪怕有充足的淡水，也不会迅速就产生财富。为了使用水资源，人们需要导水槽、水泵、水管、房子，还要有农场、熟练的农民和工程师，所有这些配套设施都将会以每十年（而不是每几个月）翻一番的速度增长。这个RUR计划的第二个问题——也是更基本的问题，是生态问题。这些人工植物没有天然的捕食者。在运作开始后的第三年，RUR公司卷入一桩与其他几个船运公司的官司，因为RUR的船阻碍了他们的航线。第五年，在地球上几乎所有的海洋表面，RUR的船密集地铺展开来。第六年，所有大洲的海岸线都高高地堆满了在海洋风暴或者碰撞中损坏的RUR的船的残骸。到这个时候，对大家来说，RUR计划很明显就是个生态灾难，而将来对人工植物的实验会被国际协议禁止。不过，对我来说幸运的是，禁令并没有扩展到思想实验中来。
我的第二个思想实验的细节，部分取自科幻小说作家艾萨克·阿西莫夫（Isaac Asimov）所写的一个故事。我们有火星这颗行星，在上面我们有一大片房产，可是它们完全没有经济价值，因为它们缺乏两种本质的东西，液态水和温暖。环绕着行星土星的是土卫二。土卫二的质量相当于地球上海洋质量的百分之五，其密度比冰小很多。对于思想实验的目的来说，我们可以假设它由有杂质的冰和雪组成，而杂质中包含一种合适的化合物，它可以用来作为自我繁衍的自动机的建造材料。
这个思想实验开始于一枚火箭，它装有有效荷载，虽然很小，却是高度精巧的。从地球上辐射后，它静悄悄地向土卫二靠近。有效荷载中，包括一台能够使用土卫二上的材料进行自我繁衍的自动机，它还能够利用远距离的微弱日光作为能源。程序设定自动机会生产微型太阳航船后代，它们每一个都带着一张宽大的薄帆——在太空中，这种帆可以使用日光压力进行导航。航船被一个类似弹弓的简单机器从土卫二的表面发射到太空中。土卫二的重力非常弱，只需要轻轻一推就可以发射了。每艘航船都将土卫二的一小块冰带到太空中。航船的唯一目的，是将它们运载的冰安全地送到火星上去。它们要走的路很长。首先它们必须使用它们的船帆和太阳光的微弱压力像走上坡路一样脱离土星的重力。一旦它们脱离了土星，剩下的路程就是下坡路了。沿着太阳引力的斜坡，它们就可以赶赴与火星的约会了。
在火箭着陆土卫二后的一些年里，自动机的繁衍在地球上是看不见的。之后一个小航船团队开始慢慢盘旋着向外脱离土卫二的轨道。从地球上看起来，土星好像长出了一个比原来的环要大差不多两倍的新环。再经过一些年，新环的外围向外扩展到了一个土星和太阳的引力作用相当的地方。航船慢慢地停下来，然后开始排成一长串，向太阳自由落去。
几年之后，火星的夜空开始变得明亮起来，小流星们不停闪烁。这种流动日夜不停地继续着，只有在夜晚的时候才会更容易看到一点。无论白天黑夜，天空都是温暖的。柔和温暖的风吹过陆地，暖意慢慢渗入冰冻的地底。不久之后，火星上下了十亿年间的第一场雨。随后没过多久，海洋也开始成长。土卫二上有足够的冰，可以保证火星的气候在一万年内都是温暖的，它会让火星的沙漠开花。让我们把这个实验的结论留给科幻小说作家，我们且看看能不能从中学习一些在现实世界中有效的一般原理。这个实验的结果是一个真正的悖论。悖论之处在于如下这个事实，那就是有限的硬件——一旦我们明白了如何做，我们可能用适度的资金建造出来——产生了无限的回报，或者按照人类的标准来说，至少是大得有些荒唐的回报。这里，我们似乎无偿得到了一些东西，而许多铁一般的现实问题却教导我们，任何事物都有一个刚性的价格。这个悖论迫使我们去考虑一个问题，那就是，自我繁衍的自动机的发展是否能够让我们超越经济学家和社会学家的传统智慧？我不知道这个问题的答案。不过我认为可以保险地预测说，这将会是21世纪人类社会的中心议题之一。现在开始考虑它也并不嫌早。
请允许我利用第三个思想实验来说明这个问题。土卫二计划的副产品之一，是一台小的自我繁衍的自动机，它可以很好地适应陆地上的沙漠并发挥作用。它主要是用硅和铝来建造自己的，从它经过的不管什么地方的普通岩石中，都可以提取这两种金属。从干燥的沙漠空气中，它可以提取充足的湿气以供内部使用。它的能源是太阳光。它的输出是电能，它可以以中等效率进行生产，与传送线一起将电能送到你需要使用的无论什么地方。就是否允许这种机器在我们的西部各州扩散，国会进行了激烈的辩论。一个机器的后代，可以轻松生产出如今美国总能量产出的十倍，不过没人能够宣称说它增加了沙漠里的美景。辩论的最终胜方是反污染的团体。能量的两种其他来源，化石燃料和核能，在那时都遭遇了严重的污染问题。与它们带来的化学或核污染非常不同的是，两种形式的新能源植物都在增加废热负担，它对环境正变得越来越有破坏力。与所有这些相对的是，吃石头的自动机一点也不产生废热。它仅仅使用本来会加热沙漠空气的能量，并将其中一部分变成有用的形式。它也不会产生烟雾和辐射。立法最终获得通过，自动机的复制被批准了，不过要附加一项限制性条款：每台机器要保存它所处位置最初的地表信息。如果因为任何原因，那个地点被遗弃了，机器就被程序设定要恢复它的原貌。
我的第三个思想实验又一次退化成了小说，所以我就说到这里。它似乎避免了RUR的船所牵涉的生态问题。如果太阳能是这么丰富而且这么无污染，为什么我们没有已经大规模地使用它呢？答案很简单，资金成本太高。自我繁衍的自动机似乎能够避开资金问题。一旦你有了原型机器、土地和太阳光，其他的都是免费的。这个岩石吞噬者，如果最终能够被制造出来并可以工作的话，目前为止阻碍太阳能大规模使用的经济障碍就可以被扫除了。
作为21世纪的一个实际项目，这个想法有意义吗？决定该想法的实际意义的未知量之一，是这个自动机的数量翻番一次所需要的平均时间。如果繁衍时间是20年，也就是说跟人类繁衍下一代的时间差不多，那么这种自动机并不会极大地改变人类社会的状况。因为在这种情况下，它们就只能以一种我们在通常工业增长中已经习惯的速度繁衍和生产新的财富。如果繁衍一代的时间是一年，情况就不一样了。一台机器就会在20年里繁衍出100万的后代，在30年里繁衍出十亿的后代，社会的经济基础会在一代人的时间里改变。如果繁衍一代的时间是一个月，问题的本质又会被大大地改变。那时，我们就可以愉快地考虑拆除我们的工业或者城市，然后在几年之内再用更令人愉快的方式把它们重建起来。
对于我为我的三个实验所假设的这种自动机来说，很难找到一个逻辑基础来猜测繁衍一代的时间可能是多久。唯一直接的证据来自生物学。我们知道细菌和原生动物——最简单的真正自我繁衍的有机体——繁衍一代的时间是几小时或几天。在生物组织的第二个主要层次，更高级的有机体，比如说一只鸟，繁衍下一代的时间为一年。在生物组织的第三个层次——权且由单一物种智人（Homo sapiens）代表吧，繁衍一代需要20年时间。粗略地讲，我们可以说，一个生化的自动机可以在一天内复制自己，一个更高级的中枢神经系统需要一年，一个文化传统则需要20年。我们的人造自动机，应该与组织的这三个层次中的哪一个类似呢？
在1948年的报告中，冯·诺依曼讲的主要是逻辑上最简单的这种自动机，它通过直接复制来繁衍。对于这些自动机，他假设了一种对于单细胞生物很合适的结构。他将它们描绘成了独立的单元，它们在原材料堆里游泳，对彼此毫不关心。这种最低级的组织，对于我的第一个实验是足够的，但是对第二个和第三个是不行的。对于自动机在土卫二上像烂苹果中的虫子那样进行繁衍来说，这种结构是不够的。要产生我在第二个和第三个实验中描述的那种效果，自动机必须使用一种可控制的方式进行繁衍和变异。完全发育的机器群体，必须能够像一只鸟的细胞一样很好地彼此协调。必须有具有特殊作用的自动机对应着肌肉、肝和神经细胞。必须有高水平的感觉器官，还要有一套中央计算机来扮演大脑的角色。
在现阶段，高等有机体中的细胞变异和生长管理机制还很不清楚。也许理解这些机制的一个很好的方法，是继续冯·诺依曼对于可自我繁衍的自动机的抽象分析，但是这种分析要超出单细胞的层次。我们必须尝试去分析，要作为一个高等有机体的生殖细胞发挥作用，一个自动机至少应具备多少概念性组成部分。它必须包括制造每个后代的说明性指令，它还需要一个复杂的转换系统，能够保证许多不同种类的后代用协调的方式进行繁衍和工作。我没有认真地尝试过进行这种分析。现在冯·诺依曼已经死了，也许我们还不够聪明到能利用逻辑推理来完成这个分析，而只能等待实验胚胎学家来发现自然是如何解决这个问题的。
我的第四个思想实验只不过是第三个实验的一个推广版本。岩石吞噬者自动机在美国成功之后，RUR公司上市了一个工业发展套件，它被设计成了发展中国家所需要的那种。只需要一小部分首付，一个国家就可以买到一个产蛋器。在几年之内，它就会发育成基础工业的一个完备模型，它还带着附属的运输和交流网络。这个产品是量身定做的，可以满足买方的特殊需求。卖方需要的保障条件，只是在系统成长的那段时间里，买方将建筑区域内的人口迁移出去。在系统完成之后，买方可以根据自己的喜好自由地介入对它的操作或者修改。
RUR公司的另一个成功的冒险是城市更新套件。当一个城市发现自己在形象上或者经济上很差的时候，它只需要集合一群建筑师和城市规划师弄出一个重建计划。随后城市更新套件就会被程序设定使用一定费用来重建这个城市。
如此迅速的城市重建和工业发展的可能性对于人类价值和制度所造成的影响，我无意假装知道。从消极角度讲，这些操作的非人性的范围和速度，会进一步将大多数人口和控制机器的极少数人口撕裂开来。对于那些房子被搬迁的人来说，城市的更新将仍然是一件讨人厌的事情。从积极角度讲，这个新科技可以使我们当代的许多经济问题消失。大多数的人们不用再担心物质商品的生产和分配。大多数人们会很愉快地将经济上的顾虑留给计算机技术人员，而自己可以寻找更有趣的方式打发时间。另一个积极的事情是，工业发展套件会迅速消除发达国家和发展中国家的不同。我们都会彼此相似地生活在一个后工业化的社会里。
我们居住的后工业化社会看起来会是怎样的呢？霍尔丹在他的《代达罗斯》中尝试做了一番描绘：
合成食物会取代花园、生产粪肥的工厂和屠宰场，它使得城市终于自给自足。
会有许多强壮的农场主，他们的心会碎成两半。
如果他看到我们正驶向的市镇。
树上全年都有水果和鲜花，
河里流淌着红色和褐色的啤酒，
一个老人在金银斑驳的树林里吹着风笛，
女王们，她们的眼睛蓝得像冰，正在人群里跳舞。
这是一个诗歌的形式，不是社会分析。不过，对于想象后工业场景的人性方面，我怀疑没人可以比霍尔丹在1924年做得更好了。
