第五堂课复杂自动机的一些考量.PDFVIP

第五堂课 复杂自动机的一些考量 ——层次和进化的问题 摘要/关键词：  自动机可以作为一个整体来研究，也可以对各个零件分别研究。当然，有了对于各个零 件的知识以后，我们还需要懂得如何把零散的知识组成统一的理论，但是目前我们还不 知道怎样做。  问题一：我们这里先不谈细节问题，而是仅仅针对中继组件 （relay organs ）的性质进行 讨论。  问题二：如何与自动机和信息理论保持一致，我们将重新考虑在第二堂课结尾的地方已 经触及到的将程序看作一种自动机模型的理论探讨。  如何合成一个自动机，并且它自己就能实现这一合成过程。  有关 “复杂度”的直观理解。我们猜测这个复杂度具有一种衰退的特征，这种特征是 与该自动机过程的描述以及由它完成的自动机合成有关的。  有关复杂度衰退这个概念的性质和难点。  严格的讨论：自动机和其“基础”零件。有关这些基础零件的定义和列表。由自动机合 成的自动机。自我复制的问题。  与此有关的构造性自动机的主要类型：通用指令的概念。能够执行指令的通用构造自动 机。通用拷贝自动机。组合自动机来实现自复制。  自复制和其他类型的自动机合成过程：例如催化过程，同已知的主要遗传和变异机制的 比较。 一、自我创生的自动机 在前几堂课中，我们讨论的自动机都不是直接对自身进行操作的，因此它们产生的输出 与自动机自身具有完全不同的性质。在我提到的三个例子中，这点都很明显。 例如，图灵自动机就可以看作一个包含有限状态的盒子，这个盒子的输出是储存在另外 一种实体上，可以简单称为打孔纸带。这条纸带本身并不像图灵机一样具备不同的状态，并 能够在状态之间来回切换；此外，与有限状态的盒子不同的是，我们假定纸带是无限长的， 因此可以包含的状态也是无限多的。所以，这条纸带从性质上说，同在纸带上打孔的自动机 是完全不同的，也就是说，自动机是在完全不同性质的介质上运行的。 对于 McCulloch-Pitts 的自动机模型来说，情况也一样。这里的自动机是由神经元组成 的，并且能够向外界产生脉冲信号。这意味着，自动机的输入输出不是神经元本身，而是神 经脉冲。当然，这些神经脉冲可以进入周边的组件，并导致完全不同性质的反应。虽然神经 脉冲也可以输入到运动系统或者内分泌器官中，导致机械运动或者化学物质的合成，这些输 入输出的性质同自动机本身，也就是神经元仍然完全不同。 最后，对于计算机器来说，这个结论也是完全适用的。计算机器可以看成一种被“喂食” 并且“吐出”纸带一类介质的机械。不管这种媒介是打孔卡片、磁化的钢丝，还是刻录了许 多条平行磁性轨道的磁带，或者是包含黑点的电影胶片，它们都是储存信息的介质，或是用 来喂给自动机，或是由自动机产生。这些媒介本身的性质则是和自动机完全不同的。事实上， 自动机根本没有产生任何媒介，而是对与自动机本身非常不同的媒介进行了修改。很容易想 象在另一种情况下，有一台计算机器输出某种脉冲信号，用来控制完全不同的其他实体。然 而即便如此，自动机仍然是同它输出的脉冲本质不同的。在所有这些情况之下，媒介和自动 机都存在着实质性的差异。 画手（译者加） 图片来源： 《魔镜——艾舍尔的不可能世界》 如果要对自动机的性质进行彻底的研究，我们必须开阔视野，让我们考虑以下的问题： 如果自动机输出的是自动机本身的话，这将会怎样？当然，当我们谈论到这个问题的时候就 需要小心了。物质上的“无中生有”当然是不可能的。但是我们可以想象在某个环境中有很 多零件，自动机可以从中拣起一些零件装配成更复杂的设备；当然，也可以把已有的设备拆 散成零件，从而修改成类似于它自己的东西。为了使讨论更清楚，我们需要清晰列出我们所 需要的所有基本零件，假设这些零件漂浮于一个大容器里面，并且每个零件的数量都是无穷 的。接下来，假设在这个容器中间还生存着一台自动机，它也游弋于这个池塘中，它的主要 活动就是不停地收集各种零件，把它们组装在一起；或者把已经组装好的设备拆散成基本零 件。 以上对于这种生命的“公理化”定义体系，当然是略嫌粗线条了一些。的确，这样简单 地看待一个复杂的问题，当然存在着很大的局限。但是这些局限恰恰就是公理体系本身内禀 的局限。我们用这种“粗线条”的体系能够得到的结果，实际上完全