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数字生命的本质和意义的论文 数字生命的本质和意义的论文 【内容提要】数字生命是用计算机媒介来创造的新的生命形式，是具有自然生命特征或行为的人工系统。数字生命研究是指那些以计算机为媒介，以计算机程序为生命个体的人工生命研究。数字生命遵循着遗传和进化的规律，从而为深入考察生物的进化现象和复杂生命系统的研究提供了一个实验手段。数字生命研究为我们深入探讨生命的本质提供了新的思路。这种研究可以为自然生命生长发育和进化规律的研究提供计算机模型和网络支持环境。利用这种研究方法，探索人类生殖、遗传、进化的机制，有助于人类的计划生育、优生优育的研究和实施，进而有助于解决物种爆炸、人口爆炸、环境污染等一系列现实问题。 【关键词】人工生命/数字生命/数字生命的本质 20世纪80年代以来，国际上兴起了一股用非生物媒介创造新的生命形式的研究热潮。这种新的生命形式就是所谓“人工生命”(artificial life)。对人工生命概念和人工生命其他问题的探讨逐渐形成了一个独立的研究领域。这一研究领域的兴起，引出了有关人工智能、生命科学、认知科学、计算机科学、哲学以及伦理学等方面的许多新问题。这些问题是：人工生命如何定义？人工生命与人工智能的关系如何？人工生命研究包括哪些研究领域？什么是数字生命？数字生命的本质是什么？数字生命研究有何意义？如此等等。以下我们将对人工生命的一个主要研究领域——数字生命的本质及其发展进行分析，以揭示其理论意义和实际意义。 数字生命的本质是什么呢？数字生命就是人造的生命，而不是由碳水化合物有机形成的自然生命。它是具有自然生命特征或行为的人工系统。数字生命研究是用非生物的计算机媒介来创造新的生命形式，是不是把自然界的生命分解成各个单元。它采用的是一种合成的方法而不是还原的方法。数字生命的开拓者把地球上的生命仅仅看作是具有特定载体的特定生命形式。他们认为完全可以用别的物质（例如计算机）作为载体来构造新的生命形式，赋予其生命的特征，使其具有进化、遗传、生殖等功能。数字生命研究并不是要去“克隆”生命。它只是用计算机媒介去构造或合成生命。简而言之，所谓数字生命研究是指那些以计算机为媒介，以计算机程序为生命个体的人工生命研究。 数字生命思想的诞生据说与一次偶然的事故有关。1975年夏天，兰顿(c.g.langton)在美国北卡罗来纳州格兰德法瑟山的一次滑翔事故中受了重伤，险些丢掉性命。但正如中国古代的哲人所说：祸兮福之所倚。这次事故催生了兰顿后来称之为人工生命的新学科。在康复过程中，他如饥似渴地博览群书，其范围涉及生物学、哲学、遗传学、数字，甚至包括科幻小说。阅读过程中，兰顿越来越确信，没有什么生命有机体不能在计算机的“温床”中重新创建出来。出院以后，他确定了毕生奋斗的目标：创建与地球上的自然生命相对应的“数字生命”，他把它称之为“硅化生命”。1987年，兰顿组织了首次人工生命研讨会，提出了人工生命的概念。从此以后，人工生命作为一个学科和研究领域开始建立并逐步发展起来([1],pp.41)。 人工生命研究中的一个重要的研究领域就是数字生命的研究。数字生命的研究目前已有许多重要成果。例如，冯·诺伊曼(von neumann)等人提出的元胞自动机(cellular automata)模型、剑桥大学的康韦(j.conwey)编制的“生命”游戏程序，等等。不过，其中最重要的成果应该是托马斯·雷(thomas.s.ray)所创建的数字生命。 托马斯·雷是特拉华大学的教授，是一位博物学家，热带植物学家。多年来，他一直在探寻是什么创造了地球上的生命这一问题的答案。由于地球上生命都有同一起源，样本量为1，当时又没有找到外星生命作样本加以比较，难以对地球上生命的必然属性和偶然属性加以区分，星际旅行考察至少在当时看来还不现实。于是，托马斯·雷提出了在计算机上创建不同于自然界生命的数字生命的构想。 1990年1月9日，世界上第1例数字生命诞生在托马斯·雷的计算机中[2]。他设计的计算机实验是这样的：把关于生命进化的概念引进计算机领域，用数字计算机提供的资源（ram单元，cpu时间以及操作系统）为数字生命提供一个生存环境。他所设计的数字生命以数字为载体，旨在探索生命进化过程中出现的各种现象、规律以及复杂系统的突现行为。数字生命一方面以计算机程序的形式存在于随机存取存储器(ram)环境中，另一方面利用中央处理器(cpu)时间来组织其在存储单元中的行为。借助相应的竞争策略，数字生命之间为争夺中央处理器(cpu)运行时间和存储空间而展开竞争。托马斯·雷认为，这种数字生命必须被设计成适合在这样的环境中生存的某种数字代码程序。这个程序能够自复制，而且直接被中央处理器(cpu)执行。不仅如此，它还能够直接触发中央处理器(cpu)的指令系统以及操作系统的服务程序，通过对资源的占有