导语


生命自发从非生命中生成，意识自发从生命中生成。如果生命与意识都是一种自我生成的结构，那么这结构可能是一种自动机吗？让我们再次回到冯诺依曼第一次提出“自复制自动机”这个概念的时代，一起探索生命与意识（大脑）的结构及抽象特征吧。


为了更深入地认识复杂活系统的自生成结构，集智研究员小木球(仇玮祎)联合周理乾、王东、董达、刘宇、苑明理、傅渥成、章彦博等科学哲学、计算机科学、物理学和生物化学等学科的一线研究者共同发起，与集智俱乐部一同组织本次共三季《自生成结构系列读书会》。


自生成结构系列读书会第一季《共识——自生成结构与自复制自动机的研究背景》的下半场，将以自复制自动机理论为核心进行讨论及分享。其中本期报告为第十一期，主题为“自复制自动机的工程实现”。本系列读书会希望通过交流与共同学习，追寻不同学科中相关的理论前沿，以“自生成结构”为核心建立跨学科共识，通过辨析主体涌现与分布式涌现在复杂活系统形成中的角色，探索对自指与自生成结构的定性认识和定量刻画方法，探索对生命及类生命的活系统复杂性的全新认识。欢迎对本话题感兴趣的朋友报名参加!


报告关键词：自复制、元胞自动机、自复制自动机




报告背景




20世纪50年代，薛定谔在其著名的小册子《生命是什么》中推测出了生命遗传物质的种种线索和可能的性质，而同时代的数学家、计算机科学家和物理学家冯诺依曼则另辟蹊径，从纯逻辑的角度思考机器如何实现自复制，也就是生物繁殖、演化的逻辑模型，提出了自复制自动机理论。但他并没有完成这个理论，更没有来得及实现就逝世了。


之后，许多科学家、工程师继续研究这个课题，并在冯诺依曼的工作基础上实现了自复制自动机的元胞模型，并开始将其从纯逻辑、计算的虚拟世界尝试带入真实物理世界，有许多不同程度的工程实现。这些研究不仅对智能和生命的理解具有参考价值，也可能具有重大的工程和现实意义。





内容简介




本次分享对自复制自动机的工程实现进行了综述，包含5项内容：冯诺依曼的抽象自复制逻辑及元胞自动机设计与实现，后人在冯诺依曼框架下的改进与变体，简单自复制系统及其与生命起源的联系，合成生物学及物理自复制系统进展，概念性自复制系统。





主讲人




张永杰，河北工业大学计算机硕士、讲师，点点互动高级工程师，研究兴趣是复杂系统、人工智能在游戏研发中的应用。


参考资料：

1.John von Neumann. 自复制自动机理论. 编辑 Arthur W. Burks. 翻译 东方和尚、张江.
2.John von Neumann. Theory of Self-Reproducing Automata. Edited by Arthur Burk. Urbana and London: University of Illinois Press, 1966.
3.Umberto Pesavento. An implementatin of von Neumann’s self-reproducing machine. Artificial Life, 2(4):337–354, 1995.
4.William R Buckley. Signal crossing solutions in von Neumann self-replicating cellular automata. In Automata 2008, pages 453–501. Luniver Press, Frome, UK, 2008.
5. Moshe Sipper. Fifty years of research on self-replication: An overview. Artificial Life, 4(3):237–257, 1998.
6.Codd 1968 Cellular Automata. Academic Press, New York, 1968.
7.Devore 1973 The devore variation of the codd self-replicating computer, 1992.
8.Tim John Hutton 2010 Codd’s self-replicating computer Artificial Life.
9. William M Stevens. Simulating self-replicating machines. Journal of Intelligent and Robotic Systems, 49(2):135–150, 2007.
10.https://cp4space.hatsya.com/2018/11/12/fully-self-directed-replication/
11.Richard Laing. Automaton self-reference. PhD thesis, State University of New York, 1978
12.Lionel S Penrose and Roger Penrose. A self-reproducing analogue. Nature, 179(4571):1183, 1957.
13.Lionel S Penrose. Self-reproducing machines. Scientific American, 200(6):105–114, 1959.
14.Saul Griffith, Dan Goldwater, and J M Jacobson. Robotics: Self-replication from random parts. Nature, 437:636, 2005.
15.Arnold Smith, Peter Turney, and Robert Ewaschuk. Self-replicating machines in continuous space with virtual physics. Artificial Life, 9:21–40, 2003.
16. Tim Hutton. Evolvable self-replicating molecules in an artificial chemistry. Artificial Life, 8(4):341–356, 2002.
17.Kiju Lee, Matt Moses, and Gregory S Chirikjian. Robotic self-replication in structured environments: Physical demonstrations and complexity measures. The International Journal of Robotics Research 2008, 27(3-4):387–401, 2008.
18.C G Langton. Self-reproduction in cellular automata. Physica D, 10:135–144, 1984.
19.Peter Turney and Robert Ewaschuk. Self-replication and self-assembly for manufacturing. Artificial Life, 12:411–433, 2006.
20.M Moses. A physical prototype of a self-replicating universal constructor. Master’s thesis, Department of Mechanical Engineering, University of New Mexico, 2001.
21.Robert A Freitas and Ralph C Merkle 2004 Kinematic Self-Replicating Machines.
22.Victor Zykov, Efstathios Mytilinaios, Bryant Adams, and Hod Lipson. Selfreproducing machines. Nature, 435:163–164, 2005. https://slideplayer.com/slide/6232368/
23.Adrian Bowyer. The self-replicating rapid prototyper – Manufacturing for the masses. In Proceedings of the 8th National Conference on Rapid Design, Prototyping and Manufacturing. Rapid Prototyping and Manufacturing Association, 2007.
24.K E Drexler. Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology. Anchor Press/Doubleday, New York, 1986.
25.Chris Phoenix and Eric Drexler. Safe exponential manufacturing. Nanotechnology, 15:869–872, 2004.
26.Ralph C Merkle. A proposed metabolism for a hydrocarbon assembler. Nanotechnology, 8:149–162, 1997.





报名信息




时间：

2022年2月18日（周五）晚19:00-21:00


参与方式：

  • 集智俱乐部 B 站免费直播

  • 付费参加读书会可加入腾讯会议，可提问交流，加入群聊，获取回看地址，成为自生成结构社区种子用户，与130余位自生成结构社区的一线科研工作者沟通交流，共同推动自生成结构社区的发展（点击文末“阅读原文”或扫描下方二维码即可报名）。

扫码报名



自生成结构系列读书会第一季

日程安排


本次分享属于自生成结构系列读书会第一季第八期分享，本季读书会的日程安排可参见：
*读书会详细日程安排最终版本会根据具体情况进行调整


自生成结构系列读书会招募中


由集智科学家小木球 (仇玮祎) 联合周理乾、王东、董达、刘宇、苑明理、傅渥成、章彦博等科学哲学、计算机科学、物理学和生物化学等学科的一线研究者共同发起由等发起的「自生成」系列读书会，将组织对本话题感兴趣的朋友，深入研读相关文献，激发科研灵感。

希望通过交流与共同学习，追寻不同学科中与自指相关的理论前沿，以“自生成结构”为核心建立跨学科共识，通过辨析主体涌现与分布式涌现在复杂活系统形成中的角色，探索对自指与自生成结构的定性认识和定量刻画方法，探索对生命及类生命的活系统复杂性的全新认识。欢迎对本话题感兴趣的朋友报名参加！

「自生成」系列读书会第一季参与方式

本季读书会适合的参与对象：

  1. 基于复杂系统相关学科研究，对生命、意识本质相关研究有浓厚兴趣的科研工作者；

  2. 能熟练阅读英文文献，并对复杂科学充满激情，对世界的本质充满好奇的探索者；

  3. 欢迎基于读书会所列文本和文献的具体探讨，欢迎进一步提供适合的文献和主题；

本季读书会谢绝的参与对象：
为确保专业性，本季读书会谢绝脱离读书会文本和复杂科学问题本身的空泛的哲学和思辨式讨论；不提倡过度引申在社会、人文、管理、经济等应用层面的讨论；我们将对参与人员进行筛选。如果出现讨论内容不符合要求，经提醒无效者，会被移除群聊并对未参与部分退费。一切解释权归集智俱乐部所有。


运行模式

主题形式：

  • 本季主题读书会按照内容与暂定框架，贯次开展；

  • 每 1 周由 1-2 名读书会成员领读相关论文，进行线上会议，与会者可以广泛参与讨论（以 PPT 讲解的形式，直播间互动交流）；

  • 本季主题读书会最后一期为圆桌会议形式的主题讨论；

时间：
从2021年11月20日开始，由于与因果涌现读书会联动，自生成结构系列读书会第一季的第一期，第二期，第三期报告时间定于当周的周六早9：00-11：00。之后固定在每周五晚上19:00-21:00线上举行，持续时间预计14周。

方式：
此次读书会为线上闭门读书会，采用的会议软件是腾讯会议（请提前下载安装）。在扫码完成报名并添加负责人微信后，负责人将其拉入群聊，入群后告知具体的会议号码。

费用：
为了过滤一些非专业人士，甄选出真正对本研究感兴趣、有相关研究经验的专业人士，保证读书会研讨质量，也为了激励大家学习、分享、总结，本期读书会将采取收费 – 退款的保证金模式。

具体规则：

  1. 本季读书会（初步预计为14期）保证金共计 299 元/人。

  2. 满足如下条件之一者全额退款（本季读书会结束后统一退费）：

  • 贡献了一次讲座（1小时左右）内容的（需要提前向主持人申请并通过试讲）；

  • 认真完成集智百科相应的编撰任务，经过集智百科团队审核通过，并达到299积分。

  1. 满足以下条件之一的不仅可以全额退款，还有额外奖励：

  • 由读书会内容启发，产生了靠谱的新产品创意，并在读书会结束 2 个月内提交了详细的产品策划方案，并通过了集智俱乐部组织的相应考核答辩的；

  • 由读书会内容启发，萌发了科研论文创意，在读书会结束 2 个月内完成初稿，并在最终的论文成果中致谢集智俱乐部的（需要发表在SCI等核心刊物上）。

上述规则的最终解释权归集智俱乐部所有。


报名步骤

第一步：扫码填写报名信息，[注意事项：该报名渠道只针对「自生成结构」读书会三季系列之《第一季：共识——自生成结构与自复制自动机的研究背景》，并不包括后面两季]


第二步：填写信息后，进入付款流程，提交保证金299元。（符合退费条件后可退费）

第三步：添加负责人微信，拉入对应的读书会讨论群。
（我们也会对每次分享进行录制，后期发布在集智学园官网上，供读书会成员回看）


点击“阅读原文”，即可报名直播