人工生命及其发展前景

安徽 奇云
1995-05-05

        一、什么是人工生命
        首先提出“人工生命”概念的是美国洛斯·阿莫斯国家实验室非线性理论组的克里斯·兰顿(C.Langton)博士。他在1987年发表其研究成果时指出：“生命的特征在于具有自繁殖、进化等功能。地球上的生物只不过是生命的一种形式，只有用人工的方法，用计算机或其它智能机械制造出具有生命特征的行为并加以研究，才能揭示生命的全貌。”正是在这种思想的推动下，科研人员开始了人工生命的研究。
        人工生命的研究是现代科学中一系列学科科相互交叉渗透的结果，它以计算机为工具，对实际的生命行为和生态系统进行机器的模仿、信息模型的模仿、理论层次的模仿，并以此为出发点，深入进行生命奥秘的探索。
        人工生命的研究领域非常广泛，它涉及生命的起源，分子的自聚合，胚胎的发生、发育、生长、分化，自复制，动物的行为，昆虫集团的动力学，生物的进化，种的形成，生态动力学和语言__社会__文化的进化等生物现象。从中找出具有共性的东西，并在计算机上人工地再现。通过研究，不仅可以再现地球上现有的生命体，而且可以进一步的探索未知及可能的生命存在的形式。
        目前，人工生命研究正沿着两个方向发展。一是以计算机为工具来弄清楚生命进化和生态系统复杂而巧妙的工作机理，二是探索如何把对生命研究的成果用来解决各个领域的实际问题。
        二、人工生命的研究方法
        在研究方法上，可将人工生命的研究方法分为两类。一类是生物体的内部系统，如脑神经系统、免疫系统、遗传系统、酶与代谢系统等。另一类是生物的群体及其宏观行为等外部系统，包括生物的环境适应系统、进化系统等。
        人工生命的研究离不开计算机，其生成算法尽管种类很多，但不外乎“模型法”和“动作原理法”两种。前者是根据生物体内部或外部系统所表现出来的生命行为的信息来建立模型，并在计算机上模拟实现。后者是通过生物自律性行为特征的原理，来建立人工生命。
        三、人工生命开拓的新领域
        由于人工生命是计算机与生命及有关的学科相互渗透与交叉形成的，因此研究人工生命的计算理论与算法，有助于揭示生命的全貌及探索生命的起源，为生物学研究提供了新的途径。
        在自然界，并不聪明的昆虫却能适应复杂的环境。在下一代机器人的研制中，将研究如何效法昆虫的智慧，用简单功能的机器人来完成复杂的作业。日本索尼公司计算机科学研究所在开展效率信息处理及自律机器人的配合，开发能进行分裂与繁殖的机器。美国MIT多媒体实验室研制了类似于昆虫的六足机器人。这种机器人采用了类似于条件反射的控制方法，无需高性能的处理装置即能适应环境。目前，人工生命已经大大超越以前生物领域中对现有生物进行改进(例如利用基因工程)的人造生物的框架，而是研究如何建立具有生命特有自律行为的系统，这种系统拥有自律分散性和自学的特性。
        需要指出的是，人工生命同人工智能有所不同。可粗略表示如下：
        人工智能：
        科学研究方面：认知机理的研究；
        工程研究方面：智能系统的建立方法。
        人工生命：
        科学研究方面：生命行为研究；
        工程研究方面：进化，适应系统的建立方法。
        人工生命的研究依靠用计算机再现的有效方法，使之有可能对“未知、未来”的生命现象进行探索。从这一方面考虑，人工生命的研究比人工智能更具深远的意义。
        (安徽 奇云)
 
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