数字生命的本质和意义论文

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1、数字生命的本质和意义论文【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

2、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”(ArtificialLife)。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.freelann)等人提出的元胞自动机(CellularAutomata)模型、剑桥大学的康韦(J.Conas.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

3、，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

4、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

5、来体现其在进化过程中的优势。托马斯·雷设计的数字生命世界叫Tierra。在西班牙语中，"Tierra"的意思是“地球”。(3,pp115-123)可见，它是类似于我们地球上真实生命世界那样的数字生命世界。在Tierra的运行过程中，随着进化的推进，数字生命种类日益增多，“单细胞”逐渐进化为“多细胞”，形成自己的数字生态环境，同时也出现类似于自然界中物种大爆炸那样的物种爆炸现象。此外，Tierra还能产生（对寄生物有免疫能力的）特定生物。经过一段时间的进化，还会产生数字社会。这种数字生命世界与真实生命世界之间的相似之处还在于，

6、在我们的真实生命世界中，生命利用太阳获得自己所需的物质和能量，这些自然生命形式在地球的自然环境中诞生，然后不断进化。在Tierra中，数字生命（表现为具有自复制能力的计算机程序的形式）利用计算机的中央处理器时间去组织机器的存储空间。在自然界中，生命逐步进化，为食物、住所、配偶而开展生存竞争。那些留下较多后代的基因型随时间推移而不断增加，群体中适应度低的后代其数量逐渐减少直至灭绝。在Tierra中，数字生命经历同样的历程，这些（表现为自复制程序的）数字生命为争夺中央处理器时间和内存而开展竞争。它们不断变化自身策略以互相利用，那

7、些能够获得更多时间和存储空间的程序可以留下更多的复制品（后代）。在自然界中，生命的生存、进化依赖于自然环境；在Tierra中，计算机的中央处理器和内存构成进化过程赖以进行的物理环境（即赛场）。在自然界中，生命由碳水化合物有机合成；而Tierra的数字生命由机器的汇编语言编写的自复制程序所组成。因此，Tierra中的生命也就是我们真实生命世界的生命形式的数字版本。换言之，与地球上真实生命相似的各种行为，自然进化中所有的特征，都可以出现在Tierra中。不过，数字生命在Tierra中的进化与真实生命的自然进化也有不同之处。那就是

8、这个数字生命的结构不仅载有遗传信息，而且还负责承担生命的代谢活动。而在我们的真实世界中，这两种功能分别由两种不同的结构行使（即分别由DNA/RNA和蛋白质行使）。为了防止这些数字生命无端闯入它们所驻留的机器的实际硬件，托马斯·雷对计算机系统进行了设置，使整个Tierra系统在所谓“虚拟计算