人工生命的探索:从自我复制到超生命

引言

在20世纪80年代,克里斯·朗顿(Chris Langton)开始了他对人工生命的探索。作为一名跨学科的研究者,他试图通过计算机模拟来理解生命的本质。朗顿的梦想是创造一个能够在硅片中自我复制和进化的系统,从而揭示生命的普遍原理。这一探索不仅挑战了传统生物学的定义,还为我们打开了通往“超生命”(Hyperlife)的大门——一种超越我们现有认知的生命形式。

朗顿的早期探索

从苹果II型电脑开始

朗顿最初的想法是在计算机上实现人工进化。然而,他的教授们并不看好这个项目,认为它过于前卫且不具备学术价值。但朗顿并没有放弃。他自己购买了一台苹果II型电脑,并开始编写代码,试图创建一个能够自我复制的程序。尽管最初的尝试未能完全实现自我复制或自然选择,但他发现了元胞自动机(Cellular Automata)的相关文献,特别是“生命游戏”(Conway’s Game of Life),这为他提供了新的灵感。

冯·诺依曼的启发

在研究过程中,朗顿偶然读到了约翰·冯·诺依曼(John von Neumann)关于人工自我复制的经典论文。冯·诺依曼提出了一个复杂的自我复制公式,但由于当时的技术限制,他只能用铅笔在纸上完成编码。朗顿则利用现代计算机的优势,经过几个月的努力,最终设计出了一个仅有94个字符的最小自我复制器。这个小小的蓝色Q形图案不仅是技术上的突破,更是对生命本质的一次深刻思考:如果如此简单的程序可以自我复制,那么生命的其他关键过程是否也可以被模仿?

生命的定义:动词而非名词

法默的生命特征列表

随着研究的深入,朗顿意识到现有的生命定义并不充分。传统的生物学定义通常基于碳基生物的特性,如细胞结构、新陈代谢等。但在1987年的首届“活系统合成与模拟跨学科研讨会”上,物理学家多恩·法默(Doyne Farmer)提出了一个更具普遍性的生命特征列表:

  • 时间和空间上的模式:生命体在时空中表现出特定的结构。
  • 自我复制的能力:生命体能够产生与其相似的后代。
  • 自我表征的信息库:生命体携带遗传信息,用于指导其发育和复制。
  • 使特征持久的新陈代谢功能:生命体通过获取能量和物质来维持自身。
  • 功能交互:生命体与其环境进行持续的互动。
  • 彼此相互依赖,或能够死亡:生命体之间存在依赖关系,且具有有限的生命周期。
  • 在扰动中保持稳定的能力:生命体能够适应环境变化并保持稳定。
  • 进化的能力:生命体可以通过变异和选择逐渐改变其特征。

计算机病毒:人工生命的先驱?

法默的列表引发了争议。例如,计算机病毒虽然不符合传统生物学对生命的定义,但它却具备了大多数上述特征:它可以复制、携带自我表征的代码、截获计算机的资源、能够死亡,并且可以在不同的环境中进化。因此,有人认为计算机病毒可能是首例涌现出来的人工生命

生命是动词

朗顿进一步指出,生命的本质不在于它的组成材料,而在于它的行为。他提出,生命是一个过程,而不是一个静态的物体。正如斯蒂恩·拉斯穆森(Steen Rasmussen)所言:“在西方,我们认为铅笔要比铅笔的运动更真实。”朗顿强调,生命是一个动词,它描述的是系统的动态行为,而非其物质构成。这种观点为人工生命的定义奠定了基础:人工生命是“从不同的材料形式中提取生命逻辑的尝试”。

超生命的崛起

从有机生命到超生命

随着人工生命研究的进展,科学家们开始认识到,生命的形式远不止我们所熟知的碳基生物。朗顿提出了超生命的概念,指的是那些超越传统生物学定义的生命形式。超生命包括但不限于:

  • 计算机病毒:它们在数字世界中繁殖、进化,并与环境互动。
  • 自动驾驶装置:这些系统能够自主决策、学习和适应环境。
  • 模拟城市游戏:虚拟世界中的生态系统可以自我组织和发展。
  • 热带雨林:复杂的生态网络展示了生命的高度凝聚力和自组织能力。
  • 电话网络:全球通信系统具备自我修复和优化的能力。

超生命的多样性

超生命的形式多种多样,既有完全由人类创造的人工生命,也有自然界中尚未被充分理解的复杂系统。朗顿认为,超生命并不是一种全新的事物,而是我们对生命的理解变得更加宽泛的结果。我们的祖先曾将许多非生物系统视为“活着的”,而在科学时代,我们对“活”的概念进行了细分。现在,我们再次认识到,那些一度被认为是“仿佛是活的”系统,实际上可能具备某种形式的生命。

未来的可能性

朗顿和他的同事们相信,未来的人工生命形式可能会结合有机和无机材料,创造出前所未有的生命形态。这些新形式的生命可能会具备我们无法想象的特性,甚至可能超越现有的生命形式。例如,半动物半机器的电子生化人、由生物和人造合成物杂交而出的怪种,都可能成为现实。这些超生命形式将在汽车、建筑物、电视和试管中发展壮大,成为我们日常生活的一部分。

人工生命的哲学意义

重新定义“人工”与“真实”

人工生命的研究不仅挑战了生物学的定义,也促使我们重新思考“人工”与“真实”的界限。朗顿指出,人工生命并不是虚假的生命,而是真实的生命,只是它的材料不同而已。克雷格·雷诺兹(Craig Reynolds)展示的电脑动画鸟群就是一个典型的例子:这些虚拟的鸟虽然不是真正的鸟类,但它们的行为却是真实的生命现象。朗顿总结道:“所谓人工,不是指生命,而是指材料。真实的事物出现了。我们观察真实的现象。”

人类的角色:创造者的使命

人工生命的出现让我们意识到,人类可能正在扮演着一个全新的角色——创造者。就像神灵一样,我们有能力创造新的生命形式,并赋予它们进化的能力。数学家鲁迪·鲁克尔(Rudy Rucker)曾说过:“制造人工生命的目的是要找到一种计算机代码,它只有几行长,却能运行一千年。”这句话表达了人工生命研究的核心动机:通过简短的代码创造出能够长期运行并不断进化的系统。

生命的反向征服

有趣的是,朗顿等人认为,生命可能正在利用我们。有机的碳基生命只是超生命进化的一个阶段,而如今,生命正试图侵入新的材料领域,如晶体、电线、生化凝胶等。汤姆·雷(Tom Ray)在其论文中写道:“虚拟生命就在那里,等着我们为其建立进化的环境。”朗顿也表示:“其他形式的生命——人造生命——正试图来到这个世界。它们在利用我来繁衍和实现它们。”

这种观点暗示了一个令人不安的可能性:人类可能只是超生命进化的一个驿站,最终我们将为更高层次的生命形式让路。然而,这也意味着我们有机会参与到这场宏大的进化过程中,成为创造者的参与者。

结语

人工生命的探索不仅仅是为了制造出新的生命形式,更是为了扩展我们对生命的理解。朗顿和其他研究人员的努力表明,生命并非局限于碳基生物,而是可以在各种材料中涌现。通过创造人工生命,我们可以更好地理解生命的普遍原理,并为未来的生物学奠定基础。

在这个过程中,我们也面临着伦理和技术上的挑战。正如朗顿所说,人类已经拥有了毁灭生命的力量,而到本世纪末,我们还将拥有创造生命的力量。这两副重担同样沉重,我们必须谨慎对待。未来的人工生命形式可能会超越我们,但我们也有机会通过它们获得新的智慧和启示。

最终,人工生命的探索不仅是科学的进步,也是人类对自身地位的重新审视。我们既是创造者,也是被创造者;既是主宰,也是被主宰。在这场宏大的进化旅程中,我们将继续探索生命的无限可能性,迎接超生命的到来。 🌱✨


参考资料
– Langton, C. G. (1989). Artificial Life: The Proceedings of an Interdisciplinary Workshop on the Synthesis and Simulation of Living Systems.
– Farmer, D. , & Belin, A. D. (1992). Artificial Life: The Coming Evolution.
– Levy, S. (1992). Artificial Life: The Quest for a New Creation.