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为什么人类 IQ 是可能达到1000的?

时间: 2016年04月13日 | 作者: Stephen Hsu | 来源: 环球科学(huanqiukexue.com)
如能解析智力的基因基础,就可能通过基因工程提高人的智商,


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我总觉得冯·诺伊曼(von Neumann)的大脑说明他来自另一个物种,这个物种在演化上超越了人类。

               ——汉斯·贝特(Hans A. Bethe,1967年诺贝尔物理学奖获得者)


“阿尔法儿童穿灰色。他们的工作要比我们辛苦得多,因为他们聪明得吓人。我因为自己是比塔而非常高兴,因为我用不着做那么辛苦的工作。何况我们也比伽玛们和德尔塔们要好得多。伽玛们都很愚蠢。”

——阿道夫·赫胥黎,《美丽新世界》



列夫·达维多维奇·朗道(Lev Landau)是诺贝尔奖获得者,也是苏联物理学的一个伟大学派的创始者之一。他有一个从1到5衡量理论学家的对数量表。分数为1的物理学家的影响力是分数为2的10倍,以此类推。他谦虚地把自己排在2.5分的位置,晚年把自己调到了2。排在1分的科学家有海森堡、玻尔、狄拉克以及其他少数人,而爱因斯坦的分数是0.5。


我的一些人文和生物等学科的朋友在得知物理学家和数学家(用博学的冯·诺伊曼代替爱因斯坦)用这种等级思维思考后感到非常震惊和烦恼。很明显,他们领域的学者能力上的差别并不大。但我发现,朗道的设定很合理,许多物理学家做出了我无论如何无法做出的伟大贡献。


我甚至相信,朗道的量表原则上还可以扩展,上限分值可以比爱因斯坦的0.5更小。对于认知能力的基因研究说明,人类 DNA 中存在一些变体,如果能够将它们完美地组合起来,可以引发质变,创造出地球上前所未有的聪明人。简单地说,这种人的 IQ 量级将位于1000——如果 IQ 在那时还有意义的话。


在丹尼尔·凯斯(Daniel Keyes)的小说《献给阿尔吉侬的花束》(Flowers for Algernon)中,一个叫做查理·高登(Charlie Gordon)的成年智力障碍者在接受了一种实验性疗法后,IQ 从60飞升到了200左右,从一个被朋友欺负的面包房小工变成了能轻易理解世界内在联系的天才。“我活在清晰和美的顶端,我以前从不知道有这样的地方,”查理写道,“没有什么能比在面对问题时想出无数解法更让人快乐了…美、爱和真理合而为一,这就是喜悦。”超级智力与人类目前平均100的智力之间的对比,可能比小说里还要鲜明。


超级智力存在的可能性是由智力的基因基础直接决定的。人类的身高和认知能力等特质由几千个基因控制,其中的每个基因只起到很小的作用。我们可以通过已知的基因变体(也叫等位基因)对相应特质产生的正面或负面影响,推测出影响身高、IQ 等特质的常见基因变体的最小数量。


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一夜成才:演员克里夫·罗伯逊(Cliff Robertson)扮演由面包房小工变成天才的查理。在这幕由《献给阿尔吉侬的花束》改编的拍摄于1967年的电影中,他正在研究一个迷宫。


社会科学基因组关联联盟(Social Science Genome Association Consortium,SSGAC)是一个由十几个大学实验室组成的国际合作组织。该组织已经在人类基因组中发现了不少影响认知能力的DNA区域。他们发现,人类 DNA 中的一些单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)在统计上与智力相关,而在对超过10万人的100万个独立 DNA 区域的多重检验进行修正后,这种相关性依然存在。


如果只有少量基因控制着我们的认知,那么每个基因变体都会对 IQ 产生很大的影响。在这种情况下,一个基因的变异就足以让两个个体的 IQ 出现约15个点的差异。但是,研究人员目前能够检测到的这种差异的最大效应量(effect size)不到1个点。如果这个效应量更大,理应更容易被检测到——但是我们没有测到。


这就意味着,人们在 IQ 上表现出的差异应该至少与数千个等位基因相关。一项更加精细的分析(误差也更大)估计,人体中总共约有1万个与智力有关的等位基因。


每个基因变体都会略微加强或减弱个体的认知能力。我们的认知能力由许多微小效应叠加而成,所以,人群的认知能力在整体上呈正态分布,为常见的钟形曲线,大多数人位于曲线的中部而非两个尾部。如果一个人体内的正向基因变体(即可以增加 IQ 的变体)的数量超过了平均值,其 IQ 也会超过人均 IQ。将一个人的 IQ 从人均 IQ 提高一个标准差(也就是15点)所需的正向等位基因数量,和与智力相关的基因变体的数量的平方根(大约是100)成正比。换言之,每100个左右的额外正向变体就可以为个体增加15点 IQ。


人体内存在数千个潜在的正向变体,因此,上面这些计算的意义很明确:如果能用基因工程技术让一个人获得所有正向变体,这个人的认知能力将比整体平均水平高出100个标准差——这意味着超过1000点 IQ。


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超级鸡:人类对家养动植物的培育让一些物种发生了多达30个标准差的改变。比如肉用鸡的大小从1957年开始翻了超过两番。人类IQ也可以通过同样的方法超过1000。


然而,我们并不清楚 IQ 值高到这个地步意味着什么。但是们有信心认为,不论如何,这样的人,其能力将远远超过地球上存活过的1千亿人中的任何一个。我们可以想象,所有智者最强的能力将同时出现在一个人身上,他们可以完美地回忆所有的图像和语言,他们的思维和计算速度极快,并且拥有强大的几何视觉(甚至在高维度上也是这样)能力,能够同时执行多项分析或者思考,等等等等。他们的智力将是查理·高登的平方(《献给阿尔吉侬的花束》的主人公,在接受治疗后获得了高级智能)。


要塑造这样一个“完人”,我们需要对他/她的基因组进行编辑,以确保其体内的1万个智力基因位点上的变体都对智力有促进的作用。乐观地讲,未来,这可以通过类似最新的 CRISPR/Cas 系统的基因编辑技术实现。CRISPR/Cas 技术在过去几年中引发了基因工程的革命。哈佛大学的遗传学家 George Church 甚至认为,人类能够使用 CRISPR 选择性地编辑亚洲象的胚胎基因组,从而复活猛犸象。假如 Church 所言不虚,我们应该在新基因组时代的“新奇录”上的“猛犸象”词条旁边添加上“超级天才”。


***


“IQ 1000”这一预测背后的一些假设还在不断地受到质疑。对于某些人来说,智力是否可以量化,仍然存在争议。


诺贝尔物理学奖获得者理查德·费曼(Richard Feynman)在自传《别闹了,费曼先生》(Surely You’re Joking, Mr. Feynman!)中,用整整一章讨论了他对人文学科的回避,他把这一章取名叫“好险,又过关了!”(Always Trying to Escape)。当他还是麻省理工学院(MIT)的学生时就说过:“我只对科学感兴趣,其他科目我统统不擅长。”


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他的话让我们似曾相识。我们有时会觉得,数学很好的人通常在语言方面就弱一些,反过来也是这样。这影响了我们对天才的理解,暗示“天才”是大脑某个特殊部分表现出的天赋,而不是全脑整体的最优体现。将个体的智力视做整体而进行的比较因此失去了意义,“IQ 1000”的概念变得站不住脚了。


但是,心理测量学研究却描绘了一幅不同的图景。这是一门意图对智力本质进行测量的学科。几百万的观测数据显示,基本上,所有的“初级”认知能力(短期和长期记忆、语言的使用、数量和数字的使用、几何关系的视觉化、模式识别等)之间都有正向的相关性。下图显示了一大群人的数学、语言和空间能力分数。图中的空间并没有被均匀填满,点集群聚集在一个单轴(主轴)的椭圆形区域内。


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聪明人什么都聪明:天才计划(Project Talent)研究了超过10万名9年级学生的数学、语言和空间能力。点图中表示的是他们在这三个领域的分数。一个领域的能力和其他两个领域的能力正相关。


以上能力之间的正相关性说明,一个人的水平如果在某一领域(如数学)高于平均值,他/她在其他领域(如语言)很有可能也有超常表现。这些现象提示我们,在进行研究时的一个稳定有效的方法,是对描述认知能力的信息进行“压缩”。通过将个体的测验分数投射到主轴上,我们可以得到认知能力的测量单值:一般智力因素(g factor)。智力的二因论认为,人的智力分成一般智力因素 g 和特殊因素 s 两部分,一般智力因素的差异是造成个体间智力差异的主要原因,而特殊因素描述的是一些特殊的能力。目前,市面上经过精心编制的IQ测试是在对 g 因素进行评估。


我们能通过 g 因素预测天才吗?这里可以用“数学早慧少年研究”(Study of Mathematically Precocious Youth, SMPY)来举例说明。这个纵向研究通过美国高考SAT(它与 g 因素高度相关)来研究年纪小于13岁的神童。所有受试者都是能力排名最靠前的孩子,其中的前五分之一更是万里挑一,甚至比万里挑一更加厉害。


这项研究发现,早年测试成绩越高的受试者,在步入中年后出人投地的可能性也会比其他人(甚至是这个高智商受试群里中的其他人)高出很多。比如,分数最高的前五分之一的受试者获得专利的可能性是分数最低的受试者的6倍;前者获得 STEM 学科(科学、技术、工程、数学)博士学位的可能性是后者的18倍;前者在美国排名前50大学拿到 STEM 学科终身教职的可能性是后者的8倍。我们可以合理地推论,g 因素在衡量智力上有重要的意义,它使得人与人之间可以进行粗略而有意义的比较。


IQ 1000背后的另一个潜在假设是,基因对认知能力有极大的影响,且 g 因素是可遗传的。这个假设背后有很强的证据支持。实际上,行为遗传学家和孪生子研究者罗伯特·普洛明(Robert Plomin)主张,“基因对于 g 因素的巨大影响,远超过基因对人类其他特质的影响。”


科学家在孪生子和收养研究中发现,两个个体间 IQ 的相关性与其血缘关系的亲近程度成正比(这里用个体间共有基因的占比来定义“血缘关系”)。家庭环境对智力的影响很小:在同个家庭中长大,但生物意义上毫不相干的兄弟姐妹间的认知能力相关性接近0。在不同地点(包括不同国家)进行的大样本研究均得到了类似的结果。


在物质条件健全的情况下,基因似乎决定了我们认知能力能够达到的上限。但是,科学家在研究恶劣环境(比如贫穷、营养不良或者缺乏受教育机会)中的个体时发现,遗传在这种情况下的影响力相对小了很多。当环境对个体十分不利时,人的潜能不会完全发挥出来,这就是所谓的弗林效应(The Flynn Effect,即一代比上一代的 IQ 测试值更高)产生的原因。


***


“超级智力”似乎是一个遥不可及的梦,但不远的未来,我们很可能会取得一些微小但意义深远的进展。人类基因组以及相应表型(即个体的身体和心理特征)的大型数据组可以大大增进我们理解基因密码的能力,尤其能帮助我们预测人的认知能力。研究者使用高级统计算法进行详细计算后发现,我们需要数以百万计的表型-基因型对才能解读出智力的基因结构。


然而,基因分型成本的快速降低,使我们可能在未来十年内完成对智力基因结构的解构工作。如果参考现有的遗传度估计(heritability estimates,用于指示基因对机体表现出某种形状的贡献度),基于基因组的智力预测,其准确性的标准差将小于总体人群 IQ 标准差的一半,即 IQ 的预测误差是±10。


预测模型一旦成熟,就可以被运用到生殖领域中,比如用来选择胚胎(选择植入哪个人工受精卵)、主动基因编辑(如应用 CRISPR 技术)。拿胚胎选择来讲,父母可以从十几个受精卵中挑选那些能够将孩子的IQ增加15甚至更多的受精卵。


15个点的 IQ,可能就是一个学习很糟糕的孩子和一个能够获得好大学文凭的孩子之间的差距。从受精卵单细胞中提取基因并进行分型的技术已经非常成熟,目前,胚胎选择的最后遗留的问题是如何预测复杂的表型。这些技术手段的成本可能会小于许多私立幼儿园的学费,而且这些技术可以给人的一生带来好处。


这些技术可能会在相对较短的时间内成为现实,在此之前,我们必须严肃考虑随之而来的复杂伦理问题。每个国家会决定各自在人类基因工程上的道德底线,我们可以预料到,各国的立场会有所不同。


几乎可以肯定的是,一些国家会为人类基因工程放行,向想要使用这种生殖技术,并且有能力支付国际旅费的外国人打开大门。和大多数技术一样,有金钱和权势的人总能最先受益。但我相信,许多国家最终不仅会将人类基因工程合法化,甚至还会将其并入国家医疗保健体系(自愿参保部分)。


如若不然,人类将面临史上最大的不平等。


撰文 STEPHEN HSU

翻译 徐寒易

插图 GEMMA O’BRIEN


原文链接:http://nautil.us/issue/34/adaptation/super_intelligent-humans-are-coming-rp