人工生命

人工生命(Artificial   life)就是通過(guò)人工模擬生命系統(tǒng)來(lái)研究生命領(lǐng)域，是指由計(jì)算機(jī)和精密機(jī)械生成或構(gòu)建的表達(dá)自然生命系統(tǒng)行為特征的模擬系統(tǒng)或模型系統(tǒng)。自然生命系統(tǒng)的行為特征是自組織、自修復(fù)、自我復(fù)制的基本特性和形成這些特性的混沌動(dòng)力學(xué)、環(huán)境適應(yīng)和進(jìn)化。

人工生命的概念包括兩個(gè)方面：1）屬于計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)虛擬生命系統(tǒng)，涉及計(jì)算機(jī)軟件工程和人工智能技術(shù)，2 ）基因工程技術(shù)是人工改造生物的工程生物系統(tǒng)，涉及合成生物技術(shù)。 AL是由計(jì)算機(jī)科學(xué)家Christopher Langton于1987年在洛斯 阿拉莫斯 國(guó)家 實(shí)驗(yàn)室首次召集的'產(chǎn)生和模擬生命系統(tǒng)國(guó)際會(huì)議'上提出。

美國(guó)圣達(dá)菲研究所非線性研究組的蘭頓(C.G.Langton)人工生命是1987年提出的(artificial life)人工生命作為一個(gè)獨(dú)立研究領(lǐng)域的地位已經(jīng)得到國(guó)際學(xué)術(shù)界的認(rèn)可。

人工生命ArtificialLife是1994年創(chuàng)刊的國(guó)際刊物，在世界知名機(jī)構(gòu)麻省理工學(xué)院出版，是該研究領(lǐng)域的權(quán)威刊物。

雖然人工生命(AL)領(lǐng)域與人工智能(AI)領(lǐng)域有明顯的重疊區(qū)域，但卻有著完全不同的初衷和演化歷史。關(guān)于人工智能研究是否以及如何實(shí)現(xiàn)模擬智能的研究，早在計(jì)算機(jī)誕生初期就已經(jīng)興起然而，試圖闡明突發(fā)事件 行為本質(zhì)的研究人員可以說(shuō)，他們一直在孤軍奮戰(zhàn)，不知道其他人也在做類(lèi)似的工作，直到20世紀(jì)80年代末。

人工生命（artificial life）的概念quot人工生命與科學(xué)quot主要指計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的虛擬生命系統(tǒng)，涉及計(jì)算機(jī)軟件工程和人工智能技術(shù)人工生命是指通過(guò)基因工程技術(shù)對(duì)生物進(jìn)行人工改造20世紀(jì)90年代，中國(guó)科學(xué)院的曾邦哲沒(méi)有提出人工生物系統(tǒng)（Artificial   biological system）基于工程生物系統(tǒng)的概念，整合了計(jì)算機(jī)領(lǐng)域和基因工程領(lǐng)域的兩個(gè)概念，涉及合成生物學(xué)和系統(tǒng)生物工程技術(shù)。

人工生命(Artificial life, life for short)是后期興起的新學(xué)科。人工生命的概念是由圣達(dá)菲研究所的 Langton C G 教授在1987年提出的，它被定義為“研究具有自然生命系統(tǒng)行為特征的人工系統(tǒng)” .人工生命沒(méi)有統(tǒng)一的定義，不同學(xué)術(shù)背景的學(xué)者對(duì)它的理解也不盡相同。人工生命科學(xué)的著名學(xué)者博登 認(rèn)為：人工生命利用信息概念和計(jì)算機(jī)建模來(lái)研究地球上的一般生命和獨(dú)特生命”而 Ray T認(rèn)為“人工生命是用無(wú)生命的元素構(gòu)建生命現(xiàn)象來(lái)理解生物學(xué)，而不是把自然生物分解成各個(gè)單元是綜合法而不是還原法”

人工生命的思想， 馮·諾伊曼 細(xì)胞自動(dòng)機(jī)(Cell   automatic)馮·諾依曼試圖拋開(kāi)生命特定的生物結(jié)構(gòu)，用數(shù)學(xué)和邏輯的方法揭示生命最本質(zhì)的方面，將自我繁殖的本質(zhì)特征應(yīng)用于人工系統(tǒng)他意識(shí)到，任何能夠自我繁殖的遺傳物質(zhì)，無(wú)論是天然的還是人工的，都應(yīng)該具有兩種不同的基本功能：一種是可以在繁衍下一代的過(guò)程中運(yùn)行的算法，相當(dāng)于計(jì)算機(jī)程序；另一種是可以復(fù)制并傳遞給下一代的描述，相當(dāng)于處理過(guò)的數(shù)據(jù)·諾伊曼提出了元胞自動(dòng)機(jī)的思想，并證明了確實(shí)存在一種可以自我復(fù)制的元胞自動(dòng)機(jī)。這說(shuō)明，如果把自我繁殖看作是生命獨(dú)有的特征，機(jī)器也可以做到。與此同時(shí)，人工智能之父圖靈發(fā)表了一篇關(guān)于形態(tài)發(fā)生的深刻的數(shù)學(xué)論文，提出了一些人工生命的萌芽思想。

然而，由于當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力有限，馮·諾伊曼和圖靈 美國(guó)對(duì)人工生命的研究有限，沒(méi)有引起足夠的重視。1970年康韋(John   Conway)編寫(xiě)了“生命游戲”程序，這使得元胞自動(dòng)機(jī)產(chǎn)生不可預(yù)測(cè)的擴(kuò)展、變形和停止等復(fù)雜模式吸引了大量學(xué)者，包括 Langton C G他認(rèn)為，如果人工系統(tǒng)具有繁殖能力，我們就不應(yīng)該把目光局限于已知的生命形式、進(jìn)化、生存、死亡等生命特征，也應(yīng)該算是一種生命形式。

1987年，langtoncg 組織發(fā)起了首屆人工生命學(xué)術(shù)會(huì)議，吸引了眾多領(lǐng)域科學(xué)家的廣泛參與，人工生命作為一門(mén)學(xué)科正式誕生。

人工生命

60年代，人們破解了遺傳密碼，70年代，基因工程有了重大突破，80年代，人們計(jì)劃確定人類(lèi)基因組的堿基序列。自然，生物學(xué)研究的下一個(gè)重要目標(biāo)是用人工方法創(chuàng)造生命。這是20世紀(jì)80年代末90年代初國(guó)際上探索用非有機(jī)物質(zhì)創(chuàng)造新生命形式的研究熱潮。這種被提議的新生命形式被稱(chēng)為“人工生命”人工生命的概念一提出，立即得到了世界各國(guó)學(xué)者的熱烈響應(yīng)，吸引了眾多學(xué)者參與到這一新興的研究領(lǐng)域。人工生命的研究進(jìn)展曾經(jīng)是《科學(xué)》（Science）雜志和科學(xué)美國(guó)人雜志報(bào)道的熱點(diǎn)話(huà)題。人工生命不僅挑戰(zhàn)傳統(tǒng)生物學(xué)，也挑戰(zhàn)我們最根本的社會(huì)、道德、哲學(xué)等觀點(diǎn)提出挑戰(zhàn)。

人工生命是借助于計(jì)算機(jī)等非生物介質(zhì)，具有生物系統(tǒng)特征的過(guò)程或系統(tǒng)。這些可實(shí)現(xiàn)的生物系統(tǒng)的特征包括：

在可確定的條件下，通過(guò)將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)加倍可以實(shí)現(xiàn)再現(xiàn)。類(lèi)似地，個(gè)人的死亡可以通過(guò)在可確定的條件下刪除數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)；有性生殖可以通過(guò)結(jié)合兩個(gè)個(gè)體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特征的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)生成來(lái)實(shí)現(xiàn)。

進(jìn)化可以通過(guò)模擬突變，設(shè)置選擇壓力對(duì)其繁殖能力和生存能力進(jìn)行自然選擇來(lái)實(shí)現(xiàn)。

信息交換和處理能力模擬個(gè)體與模擬外界環(huán)境之間的信息交換，模擬個(gè)體之間的信息交換-即模擬社會(huì)系統(tǒng)。

決策能力是通過(guò)人工模擬大腦來(lái)實(shí)現(xiàn)的，可以通過(guò)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或其他人工智能結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

強(qiáng)人工生命:提倡'生命系統(tǒng)的進(jìn)化是一個(gè)可以從任何特殊介質(zhì)中抽象出來(lái)的過(guò)程。John neumann) 不可思議的是，  Tom 3356 Ray  在Tierra模擬實(shí)驗(yàn)中首次表明，進(jìn)化過(guò)程非常容易發(fā)生在某一組存在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)空間爭(zhēng)奪戰(zhàn)的計(jì)算機(jī)程序中。

弱人工生命：據(jù)信，由于不是基于碳'生命過(guò)程'的生成是不可能的。他們的研究不是模擬這一過(guò)程，而是試圖理解單個(gè)現(xiàn)象。它通常由agent   based   Model   Model進(jìn)行研究，通常可以提供最簡(jiǎn)單的可能結(jié)論，即：我們不我們不知道自然界中這種現(xiàn)象是由什么引起的，但我們可能通過(guò)模擬發(fā)現(xiàn)復(fù)雜生物現(xiàn)象的原理。

人工生命的研究方法主要有兩類(lèi)，分別是由生物群體中的環(huán)境適應(yīng)系統(tǒng)和遺傳進(jìn)化系統(tǒng)從生物體內(nèi)和體外系統(tǒng)獲得的：

1)模型法。根據(jù)內(nèi)外系統(tǒng)表達(dá)的生命行為，構(gòu)建了信息模型。

2)工作原理法。生命行為所表現(xiàn)出來(lái)的自律性分散性和非線性行為，其工作原理是混沌和分形，并據(jù)此研究其機(jī)理。