人工生命

人工生命(Artificial   life)就是通過人工模擬生命系統(tǒng)來研究生命領(lǐng)域，是指由計算機和精密機械生成或構(gòu)建的表達自然生命系統(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力學、環(huán)境適應(yīng)和進化。

人工生命的概念包括兩個方面：1）屬于計算機科學領(lǐng)域的一個虛擬生命系統(tǒng)，涉及計算機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是由計算機科學家Christopher Langton于1987年在洛斯 阿拉莫斯 國家 實驗室首次召集的'產(chǎn)生和模擬生命系統(tǒng)國際會議'上提出。

美國圣達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)人工生命作為一個獨立研究領(lǐng)域的地位已經(jīng)得到國際學術(shù)界的認可。

人工生命ArtificialLife是1994年創(chuàng)刊的國際刊物，在世界知名機構(gòu)麻省理工學院出版，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現(xiàn)模擬智能的研究，早在計算機誕生初期就已經(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，他們一直在孤軍奮戰(zhàn)，不知道其他人也在做類似的工作，直到20世紀80年代末。

人工生命（artificial life）的概念quot人工生命與科學quot主要指計算機科學領(lǐng)域的虛擬生命系統(tǒng)，涉及計算機軟件工程和人工智能技術(shù)人工生命是指通過基因工程技術(shù)對生物進行人工改造20世紀90年代，中國科學院的曾邦哲沒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，整合了計算機領(lǐng)域和基因工程領(lǐng)域的兩個概念，涉及合成生物學和系統(tǒng)生物工程技術(shù)。

人工生命(Artificial life, life for short)是后期興起的新學科。人工生命的概念是由圣達菲研究所的 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)” .人工生命沒有統(tǒng)一的定義，不同學術(shù)背景的學者對它的理解也不盡相同。人工生命科學的著名學者博登 認為：人工生命利用信息概念和計算機建模來研究地球上的一般生命和獨特生命”而 Ray T認為“人工生命是用無生命的元素構(gòu)建生命現(xiàn)象來理解生物學，而不是把自然生物分解成各個單元是綜合法而不是還原法”

人工生命的思想， 馮·諾伊曼 細胞自動機(Cell   automatic)馮·諾依曼試圖拋開生命特定的生物結(jié)構(gòu)，用數(shù)學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)他意識到，任何能夠自我繁殖的遺傳物質(zhì)，無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程中運行的算法，相當于計算機程序；另一種是可以復(fù)制并傳遞給下一代的描述，相當于處理過的數(shù)據(jù)·諾伊曼提出了元胞自動機的思想，并證明了確實存在一種可以自我復(fù)制的元胞自動機。這說明，如果把自我繁殖看作是生命獨有的特征，機器也可以做到。與此同時，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)學論文，提出了一些人工生命的萌芽思想。

然而，由于當時計算機的計算能力有限，馮·諾伊曼和圖靈 美國對人工生命的研究有限，沒有引起足夠的重視。1970年康韋(John   Conway)編寫了“生命游戲”程序，這使得元胞自動機產(chǎn)生不可預(yù)測的擴展、變形和停止等復(fù)雜模式吸引了大量學者，包括 Langton C G他認為，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術(shù)會議，吸引了眾多領(lǐng)域科學家的廣泛參與，人工生命作為一門學科正式誕生。

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，人們計劃確定人類基因組的堿基序列。自然，生物學研究的下一個重要目標是用人工方法創(chuàng)造生命。這是20世紀80年代末90年代初國際上探索用非有機物質(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為“人工生命”人工生命的概念一提出，立即得到了世界各國學者的熱烈響應(yīng)，吸引了眾多學者參與到這一新興的研究領(lǐng)域。人工生命的研究進展曾經(jīng)是《科學》（Science）雜志和科學美國人雜志報道的熱點話題。人工生命不僅挑戰(zhàn)傳統(tǒng)生物學，也挑戰(zhàn)我們最根本的社會、道德、哲學等觀點提出挑戰(zhàn)。

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

在可確定的條件下，通過將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)加倍可以實現(xiàn)再現(xiàn)。類似地，個人的死亡可以通過在可確定的條件下刪除數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)；有性生殖可以通過結(jié)合兩個個體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特征的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)生成來實現(xiàn)。

進化可以通過模擬突變，設(shè)置選擇壓力對其繁殖能力和生存能力進行自然選擇來實現(xiàn)。

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

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

強人工生命:提倡'生命系統(tǒng)的進化是一個可以從任何特殊介質(zhì)中抽象出來的過程。John neumann) 不可思議的是，  Tom 3356 Ray  在Tierra模擬實驗中首次表明，進化過程非常容易發(fā)生在某一組存在計算機存儲空間爭奪戰(zhàn)的計算機程序中。

弱人工生命：據(jù)信，由于不是基于碳'生命過程'的生成是不可能的。他們的研究不是模擬這一過程，而是試圖理解單個現(xiàn)象。它通常由agent   based   Model   Model進行研究，通常可以提供最簡單的可能結(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，分別是由生物群體中的環(huán)境適應(yīng)系統(tǒng)和遺傳進化系統(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)此研究其機理。