人工生命之父

人工生命大会

人工蠕虫生命

人工生命之父

圣菲研究所人工生命组织核心领袖克里斯·朗顿（Chris Langton）

人工生命研究是罗沙拉莫斯的博士后克里斯·朗顿（Chris Langton）的劳作。朗顿是荷兰德和勃克斯在密西根大学的学生。荷兰德说，朗顿就像一个迟绽的花蕾。他三十九岁，比大多数博士后要年长十岁，而且还没有开始为完成博士论文做最后一搏。但他是个非常杰出的学生。有非常丰富的想象力，非常善于归集各方面的经验。朗顿对这个人工生命研讨会投注了极大的精力。人工生命是他的婴儿，他给它取了名字，耗费了近十年的时间试图陈述这个概念。他筹划了研讨会，试图把人工生命变成一个真正的科学学科。但他却不知道究竟有多少人会来参加这个会议。他点燃了罗沙拉莫斯非线性研究中心对人工生命研究的信心，使其为这个研讨会赞助了一万五千美元，又说服了桑塔费研究所为此次会议投资五千美元，并同意将会议记录汇编结集出版，作为复杂性理论系列书籍的一部分。

人工生命不同于常规生物学，它不是用解剖有生命的物种来理解生命。人工生命将用计算机等新型媒介来探索生物学领域的发展可能性，有点类似于人工智能，但不象人工智能那样用计算机来模拟思想，它模拟的是生命进化的过程和生命本身。也许有那么一天，当我们弄清了生命的本质后，也能够靠人工来制造生命。

人工生命大会

1987年9月21日，一群被视为“疯狂”的科学家聚集在美国洛斯阿拉莫斯国家实验室，正式宣布世界首届人工生命大会开幕。在这个曾经诞生过原子弹，秘密制造能大规模杀伤生命的武器的地方，来自世界各国的约150名学者——生物学家、物理学家、哲学家和更多的电脑专家——准备探讨的问题却是如何去“创造”生命。

环绕着会议大厅走廊摆满了各种类型的计算机，这些机器屏幕上都演示着不同的“生命”：群鸟受惊骤然飞起，兔子和狐狸相互追逐，野蜂在嗡嗡声中乱飞乱窜，栩栩如生的花卉植物周而复始地发育、生长、枯萎和死亡，还有说不清道不明的奇怪生物在进化和演变……

大会主持者、洛斯阿拉莫斯非线性研究中心的克里斯·朗顿（Chris Langton）致词说：人工生命不同于常规生物学，它不是用解剖有生命的物种来理解生命。人工生命将用计算机等新型媒介来探索生物学领域的发展可能性，有点类似于人工智能，但不象人工智能那样用计算机来模拟思想，它模拟的是生命进化的过程和生命本身。也许有那么一天，当我们弄清了生命的本质后，也能够靠人工来制造生命。

39岁的朗顿，瘦高的个头，棕色的头发，脸上极不协调地布满了皱纹。他就是人工生命科学的始作俑者，连这个名词也是他的发明。那年，他正在非线性研究中心作博士后研究，奇怪的是，他当时还没有通过博士资格答辩。

由于父亲是物理学而母亲是侦探小说作家，朗顿从小就在科学与幻想交织熏陶下成长。因为参与了反战活动，大学二年级他不得不离开学校，来到麻省综合医院当了一名临时的程序员。除了在中学暑期培训班上学过一点电脑知识外，他高超的编程能力完全是自学而成。朗顿越来越迷恋电脑，经常在医院那台书桌般大小的PDP-9型电脑上，独自工作或游戏到凌晨。

朗顿至今仍清楚地记得1971年冬季那天深夜的情景：他一边为某个程序在纸上修改代码，一边让PDP-9运行一个名叫“生命”的游戏软件解闷。“生命游戏”是英国剑桥大学数学家康维（J.Conway）的得意之作，在英国和美国的大学生中十分流行。这个游戏的屏幕上画着棋盘格，可以按游戏者的意愿，在棋格里放置代表“活的”黑方块和代表“死的”白方块。然而，一旦程序开始运行，它就根据几种简单的生物学规则，让有的黑块“死亡”而让新的白块“繁殖”，屏幕上不断活动和翻滚着不同的图案。奇妙的是，如果你耐心等待，它运行的结果可能是稳定，可能是振荡，也可能是灭绝，就像在显微镜下观察水滴里细菌的活动过程一样。

朗顿后来回忆到，夜深人静，他修改完一段代码，偶然抬头看了屏幕一眼，有“生命”的黑块正沿着弯曲的路径慢慢消逝，他突然感到浑身的汗毛都竖了起来，似乎有人躲在他的身后。猛地回头看，房间里并无他人，他意识到是“生命”游戏在作怪，电脑屏幕里也许真有藏着什么“活生生”的东西。朗顿的心灵受到了极大的震撼，“人工生命”的灵感正是在那一刻降临，并改变了他以后20余年的生活道路。

当朗顿重回大学修完哲学和人类学两门专业，始终不能忘情于幻想中的人工生命。为了继续攻读博士学位，他申请了一个把电脑科学、人类学和哲学融为一体的论文选题，想用自己独创的理论和计算机方法研究人造的生命。然而，生命的本质究竟是什么？据说，一位对生命科学颇有造诣的权威学者为《不列颠百科全书》撰写“生命”辞条时写到：“对于生命一词，至今尚无普遍都能接受的定义”。更不幸的是，朗顿在他就读的亚利桑那大学竟然找不到一位导师既通晓生物学和物理学，又精通计算机科学。各学科的教师大都采取嘲笑的态度，把这个学生的人工生命幻想视作异端邪说。

万般无奈，朗顿不得不走进图书馆，试图通过自学，找到进入“人工生命”大门的钥匙。他知道，自从1970年“生命”游戏被流传开来后，人们首先注意到的就是这个游戏具有的“繁衍”结构。于是，他以“自我繁衍”为关键词检索，捧回了一大堆学术专著。

一个名叫冯·诺依曼撰写的《自我繁衍的自动机理论》和一个名叫勃克斯编辑的《细胞自动机论文集》立即引起了朗顿的注意。 冯·诺依曼的大名如雷贯耳，他是人们公认的“电脑之父”，他首创的储存程序结构的“冯诺依曼机”，至今还统治着几乎所有的计算机体系结构。勃克斯则是举世闻名的“埃历阿克”（ENIAC）小组核心成员，正是他与莫契利、埃克特一起，发明了世界上第一台电子计算机。

原来，早在本世纪40年代，冯·诺依曼就对自我繁衍的生命问题产生过兴趣。他设计的电脑体系可以编程，这是“电脑之父”最杰出的贡献之一。然而，一个问题始终困扰着早期的电脑界：这种能编程的机器最终能够通过编程来复制自己吗？

自然界具有“自我繁衍”典型特征的物体当然是植物和动物，它们以细胞的形式自我“复制”了几十亿年。冯·诺依曼从生命进化过程里发现，他也许可以撇开生命具体的生物学结构，从中揭示“自我繁衍”的本质特征并把它用于人造的机器。他在专著里写到：任何具有自我繁殖的系统，都必须具有两个不同的基本功能，一是如何繁衍下一代的“算法”，就象是计算机程序；二是能够被用来复制的“描述”，类似于计算机数据。

1953年，当两位青年科学家沃森和克里克揭示出自然生命DNA分子结构的本质时，似乎准确验证了冯·诺依曼的上述预言——生命基因DNA分子结构正好满足同时具备“基因程序”和“基因数据”的要求。深受鼓舞的冯·诺依曼当时就想建立一种“细胞自动机”模型，把他的理论在计算机上进行模拟。可惜，这位天才巨星已身患癌症，第二年便匆匆告别人世，没有来得及完成他最后的夙愿。冯·诺依曼死后，勃克斯应邀负责整理和编辑细胞自动机成果，并且补充了冯·诺依曼尚未完成的若干细节。

朗顿读完这段历史，顿时信心大增，他的思路与冯·诺依曼和勃克斯完全一致，至少这些前辈也和他一样“疯狂”。他向别人借钱买了一台AppleⅡ型计算机，每天晚上在机器上熬到两三点钟，第二天却不得不外出打工，以便养家糊口。

朗顿设计的“人工生命”是世界上最简单的自我繁衍结构，即能够在计算机屏幕上不断进行“繁殖”的图形，看上去很像一个大写的“Q”。这个“Q”具有一条尾巴，只要条件合适，尾巴处就可产生另一个新的“Q”，新的“Q”又能产生“Q”，直到屏幕完全被自我繁殖的图形充满为止。

问题的关键在于选择正确的规则。朗顿总共设计了800条规则才使程序投入运转，这些规则必须与生命基因的自我繁衍过程相似。他后来讲，他不断制定规则，又不断进行修改和完善，直到存满了15张磁盘，然后又重新开始……。大约花了两个多月时间，终于在一天深夜，所有的“Q”汇集在一起，一个回路接着一个回路，无限地继续下去，就好像大海中不断生长的珊瑚树。朗顿激动万分，“生命”图案并不是他用程序画在屏幕上的某种图形，而是这个系统自行“进化”的结果。这个系统本身就是对生命繁衍进化的一种真实模拟，他终于实现了冯·诺依曼设想中的“细胞自动机”。

兴高采烈的朗顿返回学校，给人们看他的“人工生命”，仍然坚持着要攻读跨学科的博士学位。生物系和计算机系的教师摇着头，有人嘲笑说，你真是个不折不扣的白痴！只有他的一位哲学导师同情他的遭遇，对他说：你为什么不直接去找勃克斯教授呢？

朗顿睁大眼睛：“勃克斯还活着吗？”他原本以为，这位与冯·诺依曼同时代的电脑泰斗早已作古。 朗顿后来的境遇变得十分顺利：勃克斯全力支持了这位年轻人。朗顿不仅转到勃克斯任教的密西根大学继续攻读学位，而且被聘任为勃克斯的助教。4年之后，朗顿在博士生尚未毕业时，就被洛斯阿拉莫斯非线性中心邀请前往作博士后研究，于是，他大胆发起了首届人工生命学术会议，并以人工生命为题的杰出论文通过了博士答辩。

第二届人工生命大会比首届大会增加了将近100人，这个新兴的学科方兴未艾，正在蓬勃发展。美国加州大学的研究人员还展示了他们最新的实验成果。由于该大学拥有一台巨大的并行超级电脑，可以模拟出一种非常庞大的迷宫。研究人员成功地在迷宫里运行了他们设计的“电脑蚂蚁”程序。这种“蚂蚁”从1比特开始，不断繁殖出大批后代，最后形成了13万余只“蚂蚁”组成的大军，浩浩荡荡地在迷宫行进。有的“蚂蚁”被卡在某个角落里不能动弹，有的“蚂蚁”则成功地钻了出来。人工“蚂蚁”钻迷宫的投影片，让全体与会者大饱眼福。

人工蠕虫生命

在大会即将结束的时候，一位代表在发言中指出：既然计算机程序能够繁衍、进化和变异，与周围环境相互影响并能模拟经验，为什么不能认为它们在某种意义上就是一种有“生命”的物体呢？

事实上，为召开本次人工生命大会，朗顿差一点就成为电脑病毒的制造者。作为电脑编程高手，他知道在UNIX操作系统寄发电子邮件的公用程序中有一个缺陷，可以利用它把电子邮件自我复制后发送多份。朗顿原想把自己起草的人工生命大会邀请函，在电脑网络上自我复制后发向世界各地，起码能够节省大量的时间。转而一想，用这种方式联络同仁恐怕不太光明正大，才打消了这个念头，改用信件方式发函。

大约一年后，1988年11月2日，美国康乃尔大学学生罗伯特·莫里斯（Robert Morris）正是利用了这个缺陷，把他手创的人工生命“蠕虫”病毒放进Internet网络，闯下了靡天大祸。一夜之间，这条“蠕虫”闪电般地自我复制，并向着整个Internet网络迅速蔓延，使美国6000余台基于UNIX的小型电脑和工作站受到感染和攻击，网络上几乎所有的机器都被迫停机，直接经济损失在9000万美元以上，莫里斯本人也因此受到了法律的制裁。看来，人工生命研究同样是一把锋利的两刃剑，弄不好将给人类带来无穷的灾祸。

为此，1990年2月间举行的第二届人工生命大会特分设了电脑病毒小组委员会，认真研讨这个无法回避的问题。电脑病毒具有极大的破坏性，但从人工生命的角度来看，它是否应该有“生存”的权利呢？人们都感到这是十分棘手的问题。