人工生命与生命的本质

http://www.sciencetimes.com.cn/20021208/f1.htm



作者：熊卫民

　

　　 生命是什么？我们可以创造生命吗？北京师范大学哲学系副教授李建会博士对此颇有研究，近年来在《二十一世纪》（香港）、《自然辩证法研究》等重要刊物上发表了一系列相关论文。不久前，记者在 清华大学举行的 “科学技术中的哲学问题研讨会”上与李博士相遇，请他介绍了国际学术界对于生命问题的最新见解。



　　人都会死去，有时很突然，马克思就是在打盹时去世的：一个充满智慧的头脑一下子变成了一具和土石一般无声无息的尸体。

　　躯体还是那个躯体，没任何明显的变化，但一刹那之间，阳忽然变成了阴，生忽然变成了死。生命是怎么离去，又是怎样产生的？



　　传统的生命观

　　古人把生命的奥秘归于神秘的生命之气，东西方都一样。不管是上帝造，还是女娲造，躯体塑成之后，吹进那口气，就成了鲜活的生命。那口气还被说成是灵魂：灵魂离去，生变化成死；魂兮归来，死回复为生。人们发现，不但人和动物是有生命的，甚至植物也有生命。于是，西方植物和人、动物一样，也有灵魂；东方不但人可成仙、动物可成魅，草木亦可为妖。实验科学产生之后，甚至还有人用天平来权衡灵魂的重量。

　　可毕竟没有确切的证据表明确有灵魂存在。于是有人提出：生命之所以和无生命的东西不同，是因为它们含有一类能带来生机的特殊物质——有机物。

　　但自维勒合成尿素以来，人们已由无机物合成了极多种类的有机物，而且发现，生命所含有的所有元素在无机界都能找到。所以普通的有机物肯定不是决定性的因素。

　　但这不能排除是某类特殊的有机物带来了生命。恩格斯就认为，“生命是蛋白体的存在方式”，是蛋白体这种特殊物质的固有属性。只要知道了蛋白体的结构，并把它合成出来，人就可以完成上帝的伟业，与此同时把生命创造出来。

　　自我国科学家１９６５年人工合成最小的蛋白质——胰岛素——以来，很多有机大分子我们今天都可以合成，但它们中的任何一个或者它们的混合物都没有表现出丝毫的生命迹象，还没有人能从无到有把无机物变成生命。

　　或者，更根本的是结构？仅有物质材料是不够的，它们只有在按特定的方式组织起来后才能表现出生命；结构解散，系统崩溃，生命即停止。

　　作为系统论思想先驱的恩格斯也意识到了这一点。他在强调蛋白体是生命的存在方式的同时，还强调新陈代谢：蛋白体并不是简单的蛋白质，它必须和周围的环境不断地进行交换，交换一旦停止，蛋白体就会分解，生命随即终结。

　　交换什么？当然离不开物质和能量。可一旦站到原子的尺度，会发现为什么要交换物质和能量是个难解的问题。著名物理学家薛定谔问道：既然氮、氧、硫等的任何一个原子和它同类的任何另一个原子都是一样的，任何一个卡路里跟任何另一个卡路里的价值是一样的，我们又为什么要吸进一些物质，又排出一些物质，摄取进一个卡路里的热量，又传递出一个卡路里的热量呢？

　　他的解答是：生命体吃进或同化进的不是简单的物质和能量，而是负熵，它们以此而抵御热力学第二定律所描述的孤立系统不可避免的熵增。生命是一种不断从外界环境吸纳负熵、建立并维持有序状态的热力学系统。一旦新陈代谢停止或失调，生命系统就会因为熵增而死亡。

　　薛定谔站在热力学角度得到的这种见解激励了许多物理学家投身生物学研究。后来，随着系统科学的发展，这种负熵说还于２０世纪７０年代进一步发展成了“自创生说”。



　　人工生命

　　薛定谔等人的见解是深刻的，但所涉及的仍只是地球上“如吾所识的生命”（ｌｉｆｅ－ａｓ－ｗｅ－ｋｎｏｗ－ｉｔ），８０年代后期兴起的人工生命研究创造了几类全新的“如其可能的生命”（ｌｉｆｅ－ａｓ－ｉｔ－ｃｏｕｌｄ－ｂｅ ），给我们理解生命提供了一个截然不同的视角。

　　李建会告诉记者，当前构建人工生命的途径主要有三类。第一类是通过软件的形式，即用编程的方法建造人工生命。由于这类人工生命主要在计算机内活动，其行为主要通过计算机屏幕表现出来，所以它们被称为虚拟人工生命或数字人工生命。

　　大家熟悉的计算机病毒就是一种较为低等的数字人工生命。但美国生物学家托马斯·雷１９９０年编写的Ｔｉｅｒｒａ（西班牙语，意为地球）模型所创造的生命更具典型性。它们由一系列能够自我复制的程序组成，由于运行中有时会出错，所以它们能突变。刚开始时，Ｔｉｅｒｒａ模型中只有一个简单的祖先“生物”，经过５２６万条指令的计算后，Ｔｉｅｒｒａ模型中出现了３６６种大小不同的数字生物，仿佛寒武纪大爆发在区区几小时内发生了。经过２５．６亿条指令后，演化出了１１８０种不同的数字生物，其中有一些在别的数字生物体内寄生，有一些对寄生生物具有免疫能力。Ｔｉｅｒｒａ中还演化出了间断平衡现象，甚至还出现了社会组织。总之，差不多自然演化过程中的所有特征，以及与地球生命相近的各类功能行为组织，全都出现牵裕椋澹颍颍嶂小?br>
　　第二类是通过硬件的形式，即通过电线、硅片、金属板、塑料等各种硬件的方法在现实环境中建造类似动物或人类的人工生命。它们被称为“现实的人工生命”或“机器人版本的人工生命”。

　　美国的赫德·利普森和乔丹﹖波拉克与２０００年研制出来的进化的机器人是这类人工生命的代表。他们先在计算机上设计出由硬杆、传动装置、球状关节和电路组成的、非常简单、不会活动的机器人模型，然后为它设计“进化”程序，使得计算机每隔一段时间对设计模型进行一些修改。新模型中最灵活的被保留下来继续“进化”，不灵活的则被除掉。经过几百代的“进化”，计算机选择了最成功的几种模型，并控制自动生产机械制造出一些会爬或跳，能越过障碍物的机器人。

　　第三类是通过“湿件”的方式，即在试管中通过生物化学或遗传工程的方法合成或创造人工的生命。不过这种方法在目前并不能从头开始，即完全从无生命物质开始合成生命，而只能对现有的生命进行改造创造人工生命，比如克隆羊就是如此。因为这种工作基本运用的仍然是传统的生物学的方法，所以，作为一个新的研究领域的人工生命目前还属于计算机科学的一个分支，主要由一些计算机专家在进行研究。



　　走向生命的信息定义

　　上述人工生命能够遗传、变异、进化，拥有传统描述性定义所描画的生命的多种特征。虽然人参与了部分设计，但它们的行为并不是人工的，而是它们自己产生的。所以，人工生命奠基人兰顿和其他一些研究者认为，人工生命确实是真正的生命。

　　如果我们承认这一点，那么，一些传统观念就必须改变。生命当然得有物质基础，但它最核心的东西将不再是具体的物质，而是控制生命的逻辑。如果甲物质构成的生命的逻辑能在乙物质中完全体现出来，乙物质就是不同材料的另外一种生命。

　　李建会指出，在控制生命的逻辑中起关键作用的是自我繁殖信息系统。这类系统有两种作用：“一方面，它起到类似计算机程序的作用，在繁殖下一代的过程中它的表达产生出与自己基本相同的新个体，另一方面，它还起到被动数据的作用，在繁殖下一代的过程时可以基本不变地传递给下一代。”

　　学过生物学的人都知道，ＤＮＡ所携带的遗传信息所起到的正是这两方面的作用。也就是说，生命的本质在于信息，它在以ＤＮＡ（有时候是ＲＮＡ）为主的物质系统中表达出来时，就形成了地球上“如吾所识的生命”；如果它物化在别的形式中，就形成别的“如其可能的生命”。

信息定义是什么？？

什么是信息？？

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