在探讨人工生命(Artificial Life, AL)与人工智能(Artificial Intelligence, AI)的关系时,我们不难发现,尽管两者在某些方面有所交集,但它们的起源、目标和发展历程却大相径庭。AI的探索始于计算机技术的萌芽时期,其核心目标是模拟和实现智能行为。相比之下,AL的研究则更晚起步,它在80年代末才作为一个正式领域被广泛认可,其研究重点在于揭示生命现象的涌现特性,而非仅仅模拟智能。
AL的概念主要根植于计算机科学,它涵盖了计算机软件工程和AI技术,旨在创造虚拟生命系统。而人造生命则特指通过基因工程技术改造的生物体。90年代末,中国科学家曾邦哲提出了人工生物系统的概念,这一概念试图将计算机科学与遗传工程相结合,涉及合成生物学和系统生物工程技术。
AL的诞生可以追溯到20世纪80年代后期,由美国圣达菲研究所的Langton C.G.教授提出,并将其定义为研究具有自然生命系统行为特征的人造系统。尽管AL的定义尚未统一,但学者们普遍认为它涉及信息概念和计算机建模,以研究生命现象。Boden认为AL使用信息和计算机模型来研究生命,而Ray T则强调AL通过构建生命现象来理解生物学,这是一种综合而非还原的方法。
AL的思想起源可追溯至冯·诺依曼的细胞自动机,他试图用数学和逻辑方法揭示生命的基本特征,并将其应用于人造系统。图灵也在1952年提出了一些关于人工生命的早期思想。然而,由于当时计算机能力的限制,这些思想并未得到充分的发展和重视。
直到1970年,康威的“生命游戏”程序展示了细胞自动机的复杂模式,引起了Langton C.G.等学者的兴趣。Langton认为,如果人造系统具备生命特征,它也应该被视为一种生命形式。1987年,Langton组织了首届AL学术会议,标志着AL作为一门学科的正式诞生。
AL领域广泛运用了多种计算机程序和模拟技术,如进化算法、遗传算法、遗传编程、群体智慧、蚁群优化、人工化学合成、智能体模型和细胞自动机等。这些技术在AL的会议上被广泛讨论,它们通常被视为AL的子领域。
AL的研究在多个学科中都有所涉及,包括语言学、物理学、数学、哲学、计算机科学、生物学、人类学和社会学等。尽管历史上曾有争议,如John Maynard Smith在1995年对AL的批评,但随着AL相关论文在《科学》和《自然》等主流科学期刊上的发表,这一领域逐渐获得了认可。
AL通过计算机和其他非生物媒介实现具有生物系统特征的过程或系统。这些特征包括繁殖、死亡、有性繁殖、进化、信息交换与处理能力以及决策能力。强AL主张生命系统的演化过程可以从任何媒介中抽象出来,而弱AL则认为非基于碳的“生命过程”是不可能生成的,他们更侧重于通过模拟来理解单个现象。
在技术层面,细胞自动机和神经网络是AL研究的两个关键领域。细胞自动机的研究始于20世纪40年代,而神经网络则引入了学习功能,为现代AL研究奠定了基础。
在实践应用方面,克莱格·文特和他的团队创造了世界上首个人工合成的生命结构,这一成就被视为生物学上的决定性时刻。这项研究不仅展示了人工合成生命的可能性,也为未来设计和制造有益的生物体铺平了道路。通过人工合成基因组,科学家们可以创造出新的微生物,用于制造有用的化合物、减少污染物或生产疫苗所需的蛋白质。
总之,AL领域的发展不仅在理论上具有重要意义,而且在实际应用中也展现出巨大的潜力。随着技术的不断进步,我们有理由相信,人工生命将在未来发挥更加关键的作用。