Ray, T. S. (1991). An approach to the synthesis of life. ✅Artificial Life II, 371-408.
Sims, K. (1994). Evolving virtual creatures. ✅Proceedings of the 21st annual conference on Computer graphics and interactive techniques, 15-22.
Langton, C. G. (1989). Artificial life: The proceedings of an interdisciplinary workshop on the synthesis and simulation of living systems. ✅Santa Fe Institute Studies in the Sciences of Complexity, 6.
Joyce, G. F. (2002). The antiquity of RNA-based evolution. ✅Nature, 418(6894), 214-221.
1. 引言
在科技飞速发展的今天，进化不再仅仅是生物学的专利。它已经成为一种强大的工具，帮助我们解决复杂问题、开拓未知领域，甚至创造出全新的生命形式。本文将探讨进化作为一种工具的应用，特别是在人工生命领域的突破性进展。通过回顾几位科学家的研究历程，我们将看到进化如何被用于创造和理解生命，以及它对未来科学和技术的深远影响。
2. 进化：不仅仅是自然的选择
2.1 控制与进化的结合
雷（Ray）是一位致力于研究开放的人工进化的科学家。他认为，启动一个开放的进化系统本身已经极具挑战性，但他并不需要让系统完全自主地进化到某个临界点。相反，他会通过控制来引导系统，直到它能够依靠自己的力量继续进化。正如卡尔·西姆斯（Karl Sims）所说，进化是一种工具，它可以与控制相结合，帮助我们实现特定的目标。
2.2 进化的三种用途
进化作为一种工具，特别适用于以下三件事：
如何到达你想去而又找不到路的领域：当我们面对复杂的问题时，传统的线性思维往往无法提供解决方案。进化可以帮助我们在未知的空间中探索，找到那些我们无法预见的路径。
如何到达你无法想象的领域：进化不仅限于已知的边界，它能够带我们进入那些从未被人类触及的领域。通过不断变异和选择，进化可以产生出全新的结构和功能，超越我们的想象力。
如何开辟全新领域：这是通向开放世界的门户。非监督式、非定向式的进化过程，就像霍兰德（Holland）设想的“恒新机器”，能够不断地自我扩展，创造出前所未有的可能性。
3. 生命的本质：动词而非名词
3.1 生命的定义之争
在首届“活系统合成与模拟跨学科研讨会”上，朗顿（Langton）开始思考生命的定义。传统的生命定义似乎过于狭隘，无法涵盖所有可能的生命形式。物理学家多恩·法默（Doyne Farmer）提出了一个关于生命特征的清单，包括：
然而，这个清单引发了争议。例如，计算机病毒虽然符合大多数条件，但我们通常不认为它是“活”的。另一方面，有些生物体（如骡子）无法自我复制，疱疹病毒也没有新陈代谢功能。这表明，生命的定义并不是一成不变的，随着我们对生命的理解加深，定义也会随之演变。
3.2 生命是一个过程
朗顿提出，生命是一个过程，而不是由特定材料构成的实体。他认为，生命的关键在于它所表现出来的行为，而不是它的组成成分。换句话说，生命是一个动词，而不是名词。这一观点得到了许多科学家的支持，尤其是那些从事人工生命研究的人。
在计算机中，我们可以用不同的逻辑单位来模拟DNA的功能，这些逻辑单位可以通过混合和配对形成天文数字般的蛋白质编码。细胞组织、疾病、药品、味道、遗传信息等所需的蛋白质，均来自于这张小小的功能字母表。这表明，生命的核心在于其逻辑结构，而不仅仅是物质基础。
4. 从滑翔意外到生命游戏
4.1 朗顿的启蒙时刻
克里斯·朗顿（Chris Langton）的经历充满了戏剧性和启发性。作为一位计算机科学家，他在洛斯阿拉莫斯国家实验室工作期间，曾经参与过一些看似平凡的任务，但这些经历却深刻地影响了他的思维方式。
在一次搬运尸体的工作中，朗顿目睹了一具尸体突然坐起来的情景，这让他意识到，生命不仅仅是一种物质状态，更是一种行为。随后，他在医院获得了编写计算机程序的机会，并偶然接触到了约翰·康威设计的“生命游戏”。这个游戏通过简单的规则，模拟了细胞的生长、复制和繁衍，给朗顿带来了极大的震撼。
4.2 从理论到实践
朗顿并没有止步于理论上的思考。他开始尝试设计一个能够自我复制的程序，并最终在他的苹果II型电脑上成功实现了这一点。他的最小自我复制器只有94个字符，但却包含了完整的复制指令。这一成就让他更加坚信，生命可以在不同的材料中实现，只要我们掌握了其背后的逻辑。
为了进一步探索这一想法，朗顿召集了首届“活系统合成与模拟跨学科研讨会”，吸引了来自多个学科的专家。这次会议成为了人工生命研究的起点，标志着科学家们开始认真思考如何在计算机中创造生命。
5. 人工生命的未来
5.1 从封闭到开放的进化
杰拉德·乔伊斯（Gerald Joyce）是分子育种学领域的先驱之一。他致力于研究自发且能自我维持的进化系统，并希望能够在一个受控的环境中启动自组织过程。乔伊斯的目标是让分子学会如何复制自身，从而实现真正的进化。
目前，自发的进化对生物化学家来说仍然是一个梦想。尽管科学家们已经能够通过进化来解决一些已知的问题，但他们还没有办法让系统迈出“进化的一步”，即发展出之前未曾有过的化学进程。乔伊斯认为，真正的进化是要闯出一片未知的新天地，而不是仅仅在现有的变异中打转。
5.2 人工生命的现实意义
如果科学家能够成功创造出一种自发进化的分子系统，那将是一个巨大的突破。这种系统不仅可以用于制造新的药物、材料或其他有用的产品，还可以帮助我们更好地理解生命的本质。乔伊斯相信，这将是生物学的巨大成就，相当于“在宇宙中找到了另一种乐于与我们分享这个世界的生命形式”。
然而，乔伊斯也承认，我们并不是要制造出拥有文明的人工生命。他强调，目标是创造一种与现有化学存在略有不同的人工生命形式，而不是试图复制自然界的复杂性。这并不是天方夜谭，而是可以触摸得到的现实。
6. 结语
进化作为一种工具，已经在多个领域展现了其强大的力量。无论是通过控制与进化的结合，还是通过创造全新的生命形式，科学家们都在不断拓展我们对可能性的认识。朗顿、乔伊斯和其他研究人员的工作，让我们看到了生命不仅仅是一种物质现象，更是一种逻辑过程。未来，随着技术的进步，我们或许能够创造出更多种类的人工生命，进一步推动生物学、计算机科学和其他学科的发展。
在这个过程中，我们不仅要关注技术的进步，还要思考人工生命的社会伦理问题。毕竟，创造生命是一项充满责任的行为，我们必须谨慎对待每一个决定。无论如何，进化的旅程才刚刚开始，未来的道路充满了无限的可能性。🚀
参考文献
附录