人工生命中复制子的自发出现

自私基因（Dawkins）的基石之一是复制子（即能够自我复制的分子）的自发出现。

是否在开放式进化/人工生命模拟中对计算机进行了建模？

像Avida或Tierra这样的系统明确指定了复制机制。其他遗传算法/遗传编程系统明确搜索复制机制（例如，简化von Neumann通用构造函数）

欢迎链接到原始数字汤中出现复制器的仿真链接。

系统方法

让我们出发去复制一个实时系统$S: \mathcal{X} \Rightarrow \mathcal{Y} \; | \; I$，其中$\mathcal{X}$是输入和的经验连续历史$\mathcal{Y}$输出的经验连续历史记录，当一个真正的初始系统状态空调$I$。根据一些定义，我们要求$S$还活着。

我们不能用自私的基因或任何其他这样的属性来模拟生命理论模型的复制，仅仅是因为不存在可以作为模拟基础的数学简洁模型。在撰写本文时，仅知道这种模型的提示和细节。

此外，模型是数学的表示形式，一旦解决了异常问题，并且开发了将其纳入理论的新模型，就可以发现整个人类历史上它们都是复杂性的近似值。^1个

大致定义的模拟

$\mathcal{A}$$S$

• $S$$H$
• $I$
• $\mathcal{X}_t$$\mathcal{X}$
• $\mathcal{Y}_t$$\mathcal{Y}$
• $\epsilon$

定义自发出现

自发出现是指这样一种天文数字的初始状态和刺激序列的大阵列的出现，即基于对生命的某种特定而合理的定义，排列中的一个很可能活着。

定义什么是生命

回顾几种生物定义，最合理的定义包括：

• 可以将有机体与周围环境区分开。
• 生物体可以获取和储存运行所需的潜在能量和材料。
• 它的运营包括持续收购，并与其环境建立双向和可持续的关系。
• 生物体可以粗略繁殖自己。
• 复制类似于但不完全相同。
• 能量和材料的获取方法可能包括其他生物或其能量和材料的消耗。

竞争资源，自然选择和进化论的所有其他特征是上述五个要求的必然结果。除了这些之外，不应忽视目前将共生作为一个物种出现的共同主题的趋势。

• 一个生物的复制可能会通过同化或共生的形式受到另一生物组成的影响，从而使性状跨生物类别传播。

模拟人工生命

这七个标准对试图人工创造生命的人类构成了挑战。创建计算机模型以某种方式模拟生活很容易。考虑如何。

• 环境包含虚拟能量和虚拟物质。
• 与环境不同的生物模型可以通过对环境的一组操作从环境中获取其操作要求。
• 由于温度远低于核阈值，因此可以节省材料和能源。
• 仅当发生了足够的能量和材料采集以维持缓存时，生物模型才允许采集。
• 一个生物体获得的物质和能量不能被另一生物体获得，除非通过消耗或吸收获得该生物体或从该获得的生物体中产生了该生物体。
• 生物体的模型可以自我复制的方式进行复制，从而可以少量复制复制中的随机差异。
• 在某些情况下，可以通过消耗或共生关系获取包括复制信息在内的运营信息。

自发的神奇基因

注意，自私的基因在上面没有提到。自私是生活的必要条件，自私是意图的前提。变形虫在进食或进食时不会自私自利。它无知地运作。我们不应该对我们研究的每个生物进行拟人化，也不应该基于拟人概念来发展理论。

同样，共生的关系既不爱又无私。之所以存在它们，是因为存在互惠互利，而互惠互利似乎是正常手术的意外副产物，而且两个共生父母都碰巧将这种共生联系传递给了各自的后代。互利，共生和复制是无知的和无意识的。

不必有与所有其他复制机制不同的控制机制来控制共生协作或竞争。它们也是生物共享环境的自然后果。有机体是否因其死亡而死亡

• 失去了共生体，
• 饥饿是因为其他生物消耗了必需品，
• 生物本身耗尽了自己的资源，或者
• 否则这些需要的资源将变得不可用，

它仍然无法复制，因此其特性随之消失。

还要注意，没有已知的分子可以自我复制。要发生复制，就需要具有各种化学状态和平衡状态的复杂分子系统。

返回模拟已经存在的生物

$S$

$\mathcal{A}$$S$

开放性需要验证才能有功

对silico实施的最大限制是，它们永远不可能真正开放式。

截止本文撰写之日，尚无法复制在模拟系统之外模拟的内容。直到纳米技术达到3D构建和装配可以将生动的模拟迁移到未模拟的宇宙的程度时，这些模拟才是封闭式的，并且它们在体外的生存能力未经测试。没有娱乐性的无限制模拟的价值基本上是零，除了娱乐。

甚至在数字仿真领域，随着技术的发展，甚至还没有任何东西可以与冯·诺依曼的通用构造函数相提并论。尽管在Scheme，LISP，C ++，Java和更高版本的语言中都可以使用通用的功能副本构造函数，但这对于迈向计算机中的活动对象而言是微不足道的一步。

数码汤

$\mathcal{A}$$S$$S$

原始数字汤的问题是组合爆炸之一。地球表面有5.1亿平方公里，只有三种可能的生命起源时间范围。

• 目前的估计几乎是正确的：地球形成了45.4亿年前，而原始生命出现在35亿年前
• 在加拿大发现的有机材料据称具有39.5亿年的历史，它缩短了行星形成与生命形成之间的差距，并且可能发现了更老的陆地生命
• 弗拉基米尔·韦尔纳斯基（Vladimir Vernadsky）的评论是生命可能早已存在地球，这不仅仅是一种可能性

$(4.54 - 3.5) \cdot 10^9 \cdot 510 \cdot 10^6$

由于纳米粒子的直径为20 nm，并且出现可能仅需一秒钟的可能性，我们必须随时间在三个维度上模拟有限元素中的以下时空域，在所有三个维度上至少有50％的重叠。

$$\dfrac {2^3 \cdot (4.54 - 3.5) \cdot 10^9 \cdot 510 \cdot 10^6 \cdot (1,800 - 8,372) \cdot 365.25 \cdot 24 \cdot 60 \cdot 60} {(20 \cdot 10^{-9})^3} \\ = 170,260,472,379 \cdot 10^{9+6+27} = 1.7 \cdot 10^{56}$$

如果使用一台量子计算机，瑞士的规模要高两层，那么计算时间将大大超过地球上平均物种的生存时间。在计算完成之前，人类可能已经灭绝了。

随着最古老的化石的测年收敛于地球的测年，看来生命在地球上迅速出现，但这并不是一个合理的结论。如果生命是在地球充分冷却后立即形成的，而在剩余的数十亿年中都没有发现持续出现的证据，那么维纳德斯基推断生命是通过撞击它的一个或多个身体到达地球的可能性更大。

如果是这样，那么就必须问一个问题，是否所有假设都被放弃了，生命是否从头开始。

模拟生命与模拟生命的形成

$\mathcal{A}$$S$$S$

$\mathcal{B}$$S$$\mathcal{A}$$\mathcal{B}$

使计算机外部的物理学与仿真相一致可能是不可能的。如果物种能够充分忍受，那么在机器人系统中体现模拟生命时，实际上是否会将其视为生命，将留给我们的后代。

脚注

[1]经典案例包括日心哥白尼系统让位于重力定律，该定律被证明是广义相对论的近似，如对水星轨道和太阳附近光的曲率的正确预测所表明的那样，这四个元素在根据Lavoisier的发现氧气，以及在封闭的符号系统中真理的绝对可证明性（由Gödel在他的第二个不完全性定理中提出），然后被图灵的完全性定理部分抵消（在可计算性方面）。

尽管很难证明是负面的，但我认为这还没有完成。

最先进的低级功能模拟无法缩放，无法在足够大的时间尺度上模拟足够大的种群，而科学共识认为这已在现实中发生。

尽管您说您对化学不是直接感兴趣，但是对某些抽象底物不感兴趣，但我还是以化学为例。那是因为创建具有足够丰富的出射行为的简化底物并非易事。化学元素本质上具有关于如何结合成更大的物理结构（通过不同的键合机制）的规则，并且仅涉及大约十二种类型的原子。实际上，在最低级别上它相当简单且易于处理。问题来自多种尺度的结构-构建“单位”分子（DNA / RNA碱基，蛋白质肽，脂质，糖碱基等），从这些单位中产生聚合物，聚合物之间的相互作用，通过这些相互作用而建立和拆除的物理结构，每个都表现出更复杂的行为。对于任何不直接向高层单元直接馈送的自我复制机器，都可能需要这种结构层次结构。在您的问题中，您想找到自我复制而不是设计出来的自我复制。。。因此，在这些较高级别的单元中喂食可能会算作作弊。

即使是远离自我复制的Miller-Urey实验，我们也可能没有适当的计算能力- 计算机模拟化学仅限于诸如蛋白质折叠计算之类的东西，而远非实时的。在仅一个准备分裂的细菌细胞内，蛋白质就产生并每秒折叠数百个。

已经完成的一件事是在Conway的《人生游戏》中创建一个称为“ Gemini”的自动复制机。这是设计的，不是自发创建的。但是，通过随机初始化自发创建的机会很小，但非零。但是它将是一个非常脆弱的复制器，任何与其他活动元素的突变或碰撞都可能破坏它。尝试随机/自发创建Gemini的实验在计算上不可行。

$10^{30}$$10^8$年份。主要推测是，这足以创建一个初始达尔文式祖先-基本上是遵循Occam的剃刀原理（寻求最简单的兼容解释）对进化论进行逻辑推断。

原始复制器可能比您想象的要简单。观看此视频：

自我复制：分子如何复制自身
_{[资料来源：格罗宁根大学]}

在嘈杂的环境中，您会自然突变。瞧，复制+突变=进化。

就像第一个答案中的尼尔·斯莱特（Neil Slater）描述的那样，很难弄清楚自我复制生物在内部如何工作。因为可能采取的行动数量巨大，而且不可能在进化过程中全部测试出来。在生物化学中用来解决该问题的是分子之间的交流。假设可以使用具有分层结构的符号语言，并且该语言允许描述更复杂的操作。研究术语是Biosemiotics，引用：

“遗传密码的实验证据本身似乎不足以将细胞归类为符号系统，但Pattee认为，当我们将其与约翰·冯·诺伊曼（John von Neumann）提出的自我复制自动机理论结合起来时，它就足够了。 ” Barbieri，Marcello。“生物符号学的简短历史。” Biosemiotics 2.2（2009）：221-245。

在创建自我复制系统之前，必须先对现有的自然系统进行解析。更具体地说，“动作解析器”在分子的自我复制过程中解释分子的语言。解析器工作后，可以将其用作保留方向，这意味着将随机信号放入解析器，并在语义级别上研究结果是什么样的。