 宇宙從確定的、自洽的規(guī)則中，也可以產(chǎn)生有序的、不確定的、自相似的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)就是分形和混沌。但是宇宙的演化并不止步于此，它從結(jié)構(gòu)中再次演化出“自我執(zhí)行與自我復(fù)制”的機(jī)制，并在此基礎(chǔ)上醞釀出復(fù)雜生命。 “現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)之父”馮·諾依曼證明了可自我復(fù)制及可自動執(zhí)行的程序是邏輯可行的，他在《自復(fù)制自動機(jī)理論》第一章中這樣描述：“我們可以做下面這件事，我們可以把機(jī)器A和B組合在一起，并給A+B添加一個(gè)控制器C。C按照下列方式對A和B施加控制：C先命令B拷貝兩份描述Φ(X)；然后再命令A(yù)按照Φ(X)來實(shí)際制造X，并把其中的1份Φ(X)拷貝去掉；最后，C會把X和剩下的那份Φ(X)捆在一起，并把它們從機(jī)器A+B+C的組合中間分離出去，這樣一來，我們就制造出了X+Φ(X)這樣的組合。 按照以上原理，如果我們用（A+B+C）來代替X，并進(jìn)行上述同樣的操作的話，那么(A+B+C)+Φ(A+B+C)的自動機(jī)組合，就可以制造出新的自動機(jī)組合：(A+B+C)+Φ(A+B+C)。因此，自動機(jī)自復(fù)制得到了實(shí)現(xiàn)！”  馮·諾依曼 馮·諾依曼認(rèn)為，生命就好像是宇宙中物理、數(shù)學(xué)法則的黑客，專門尋找后門，從而利用它完成自己的復(fù)制。而生命所利用的漏洞恰恰是“概率論”中的漏洞，因此生命這種現(xiàn)象必然是一種“統(tǒng)計(jì)的”規(guī)律。換句話說，生命是用一大堆不可靠的原件搭建起來的一臺可靠的機(jī)器，這臺可靠的機(jī)器會操縱概率法則來“統(tǒng)計(jì)地”實(shí)現(xiàn)自身的存在。 我們看到自然界中具有自復(fù)制自執(zhí)行能力的系統(tǒng)都具有一定的復(fù)雜度，這個(gè)復(fù)雜度保證它能保持系統(tǒng)的穩(wěn)定、延續(xù)和進(jìn)化，而低于這個(gè)復(fù)雜度的系統(tǒng)則隨著時(shí)光的流逝注定要被熱力學(xué)熵增無情的吞噬。馮·諾依曼研究自復(fù)制自執(zhí)行系統(tǒng)的初衷就是為了找出這個(gè)復(fù)雜度的閾值，只有那些達(dá)到一定的復(fù)雜性并且突破了某個(gè)閾值的系統(tǒng)才有可能成功的利用“概率論中的漏洞”。突破了復(fù)雜度閾值的系統(tǒng)，它就會由于在信息層的擴(kuò)散和變異作用而不斷進(jìn)化，演化出復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，而對于低于復(fù)雜度閾值的系統(tǒng)，熱力學(xué)第二定律就會無情地讓它衰退、耗散。但是關(guān)于復(fù)雜度的量度是一個(gè)較為困難的問題，沒有人可以對復(fù)雜度進(jìn)行準(zhǔn)確的定義，復(fù)雜度包括的內(nèi)容太多。 馮·諾依曼自復(fù)制自動機(jī)仍然不是真正的自復(fù)制自動機(jī)，因?yàn)樗牧慵?，機(jī)器A、B、C的功能仍然需要首先被其它自動機(jī)驅(qū)動才得以執(zhí)行。馮·諾依曼自復(fù)制自動機(jī)等價(jià)于蒯恩程序，蒯恩程序是一種可以打印自身的程序，他們在數(shù)學(xué)上其實(shí)都對應(yīng)著遞歸算法，但是這些程序的執(zhí)行仍然需要像計(jì)算機(jī)這樣的解析器自動機(jī)驅(qū)動。 自復(fù)制自動機(jī)與其解析器自動機(jī)之間的關(guān)系其實(shí)就是被觀察者與觀察者之間的關(guān)系，這種關(guān)系的本質(zhì)是相對性，其中一個(gè)越復(fù)雜越智能，另外一個(gè)就可以越簡單。這就是人類可以利用簡單工具進(jìn)行生產(chǎn)活動的原因，因?yàn)槭褂霉ぞ叩娜祟愂且粋€(gè)高度復(fù)雜的自動機(jī)，它允許被使用的工具可以極其簡單，所有復(fù)雜的控制行為都已囊括在人類的復(fù)雜性中。遺憾的是，馮·諾依曼還沒深入進(jìn)行復(fù)雜度及程序進(jìn)化方面的探索就去世了。 很多年以后，他的徒孫約翰·霍蘭德領(lǐng)導(dǎo)了一個(gè)研究小組發(fā)展出了遺傳算法。  約翰·霍蘭德 遺傳算法能通過模擬自然進(jìn)化過程，即建立初始狀態(tài)、評估適應(yīng)度、繁殖下一代，最后搜索出最優(yōu)解，這些看似機(jī)械的自然選擇給出的解明顯具有某種智能，這種智能中具有不易察覺的隱含的秩序，以至于當(dāng)研究人員發(fā)現(xiàn)其中的秩序時(shí)都感覺無比震驚。 至此我們知道自復(fù)制自動機(jī)可以通過遺傳和變異自發(fā)的產(chǎn)生智能，但是自復(fù)制自動機(jī)本身是如何產(chǎn)生的呢？馮·諾依曼在他的例子中只說了我們可以把機(jī)器A、B、C組合到一起，這個(gè)組合過程其實(shí)使用了馮·諾依曼自己的智慧，機(jī)器A、B、C的組合可以是一個(gè)自然的過程嗎？答案是肯定的，因?yàn)檫@個(gè)過程就是一個(gè)元胞自動機(jī)。 元胞自動機(jī)是在一組確定的規(guī)則控制下的從某一初始狀態(tài)開始不斷變化的系統(tǒng)。比如一個(gè)由無限多二維矩形方格組成的世界，這個(gè)世界中的每個(gè)方格表示一個(gè)活細(xì)胞（黑色）或死細(xì)胞（白色）。一個(gè)細(xì)胞在下一個(gè)時(shí)刻生死取決于相鄰八個(gè)方格細(xì)胞的狀態(tài)。每次變化時(shí)，每格均遵從同一規(guī)則同時(shí)變化。  元胞自動機(jī)最經(jīng)典的例子是被稱為“生命游戲”的程序，它只有3條規(guī)則，M和N可以被玩家設(shè)定：
研究者發(fā)現(xiàn)，元胞自動機(jī)經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行產(chǎn)生的結(jié)果有四類： 第一類是最終趨于平穩(wěn)，整個(gè)系統(tǒng)都處于靜止?fàn)顟B(tài)，不隨時(shí)間變化而變化。在生命游戲中，如果M和N設(shè)定過高，世界中的大部分細(xì)胞會因?yàn)檎也坏阶銐驍?shù)量的活的鄰居而死去，直到整個(gè)世界都沒有生命；如果設(shè)定過低，世界就被活細(xì)胞充滿而沒有什么變化。 第二類是形成穩(wěn)定的周期變化的結(jié)構(gòu)。比如在“生命游戲”中M=3且N=2時(shí)，就可以產(chǎn)生被稱為“滑翔槍”的系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)能不斷組裝并發(fā)射出小飛機(jī)，就像一條生產(chǎn)線一樣。  第三類是表現(xiàn)出混沌的非周期行為，所生成的結(jié)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)特征不再變化，通常表現(xiàn)為分形分維特征。最具代表性的例子是由沃爾夫勒姆發(fā)現(xiàn)的“Rule 30”。它的規(guī)則是：每一個(gè)細(xì)胞的死活由且僅由它自己和它左右兩側(cè)的細(xì)胞在上一行的狀態(tài)決定，規(guī)則如下圖：  Rule 30 規(guī)則 從一個(gè)活細(xì)胞出發(fā)，每一次迭代變成新的一行打印在下面，它能生成了無限延伸且非周期的圖案。 第四類是出現(xiàn)復(fù)雜的局部結(jié)構(gòu)，或者說是局部的混沌，其中有些會不斷地傳播。在“生命游戲”中加入更復(fù)雜的規(guī)則，例如當(dāng)前方格不僅由父代決定，還考慮祖父一代的情況。雜亂無序的元胞就會逐漸演化出各種精致的結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)有很好的對稱性，而且每一代都在不斷變化。  如果將馮·諾依曼的自復(fù)制自動機(jī)中融合進(jìn)遺傳算法并結(jié)合元胞自動機(jī)，那么一個(gè)可能的生命誕生雛形就展現(xiàn)出來了：根據(jù)量子理論，“奇點(diǎn)”從真空量子漲落中自發(fā)產(chǎn)生，由于一些自洽規(guī)則，奇點(diǎn)內(nèi)部生成了無數(shù)獨(dú)立元胞，元胞在十一維空間彌漫，導(dǎo)致類似大爆炸的粒子爆發(fā)，這個(gè)系統(tǒng)不斷演化，最終構(gòu)成了一些簡單的自復(fù)制自動機(jī)和一些復(fù)雜的解析器自動機(jī)。解析器自動機(jī)驅(qū)動自復(fù)制自動機(jī)運(yùn)行，使其不斷復(fù)制自己并遺傳進(jìn)化 ，變得越來越復(fù)雜。隨著自復(fù)制自動機(jī)的復(fù)雜度越來越高，它囊括的隱秩序也越來越多，逐漸接近了解析器自動機(jī)的復(fù)雜度，最終自復(fù)制自動機(jī)具有了感受世界的能力，擁有了生命。相反解析器自動機(jī)則逐漸退化，變成幾乎被忽略的宇宙整體的背景律動。 也就是說原初宇宙在某個(gè)演進(jìn)點(diǎn)，系統(tǒng)分割成了相對的兩個(gè)部分，一部分是自復(fù)制自動機(jī)，一部分是解析器自動機(jī)，在演進(jìn)過程中，這兩個(gè)部分的復(fù)雜度不斷競爭。當(dāng)自復(fù)制自動機(jī)的復(fù)雜度越來越高時(shí)，通過復(fù)制和遺傳，無數(shù)的智慧生命就產(chǎn)生了。當(dāng)解析器自動機(jī)的復(fù)雜度越來越高時(shí)，宇宙自身就成為了某種超級生命，它類似于《黑客帝國》中的母體。不管哪一種情況，一旦智慧產(chǎn)生，宇宙的演進(jìn)就開始突飛猛進(jìn)，這些智慧會以遠(yuǎn)超遺傳進(jìn)化的速度創(chuàng)造出無數(shù)類型的生命，甚至在母世界中再建造無數(shù)的子世界，這些被創(chuàng)造物又會延續(xù)這種創(chuàng)造，直至文明自我毀滅。迭代的速度會越來越快，這從“AlphaGo僅用三個(gè)月，學(xué)習(xí)三千萬棋局，擊敗人類。而AlphaGo Zero只花三天時(shí)間，自己左右互搏490萬棋局，擊敗Alphago”可見一斑。這些“基于宇宙法則的再創(chuàng)造”都是宇宙整體創(chuàng)造的一部分，體現(xiàn)了宇宙不同智慧層面的自相似。  AlphaGo Zero 拋棄人類知識實(shí)現(xiàn)最優(yōu)解 |
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