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人工生命视域下的生命观再审视

时间:2019-08-16 21:14来源:中国历史
关键词: 人工生命/生命观/计算主义 当普里高津的布鲁塞尔学派开始把他们的不可逆形态变化理论推广到生物和社会领域时,各种条件都成熟了,学者们开始对从宇宙到文化的所有进化

关键词:人工生命/生命观/计算主义

当普里高津的布鲁塞尔学派开始把他们的不可逆形态变化理论推广到生物和社会领域时,各种条件都成熟了,学者们开始对从宇宙到文化的所有进化现象作详尽考察。这种全新的在其包揽无余的意义上使用的进化论被称为一般进化论,意指广义综合,也被叫作“新的综合”。

郦全民教授的新著《用计算的观点看世界》[15](中山大学出版社2009年版)像一面镜子,让我们更加清楚地看到了更一般的计算主义与毕达哥拉斯主义的内在一致性。请看:

一、生命意涵的多元阐释

德布吕克由此转向了生物学研究。他和生物学家雷索夫斯基、物理学家齐默合作,在1935年发表了论文《突变和基因结构》,发展了靶学说——基因包含于微观体积。

Philosophy通常是一种潜藏的,自己都没有意识到,却影响自己诀择的深层东西,可以说是冰山下面,类似世界观价值观。

当然,即使在生物学内部,由于各子学科的立论基础与理论旨趣不尽相同,因而对生命进行研究的侧重点也各异。例如在进化论看来,生命的主要特征在于自然选择过程中的不断进化;而生理学的主旨是要强调生命的表征在于生长、运动;如果采用物理化学的分析理路,则更多是将生命特征的探讨置于与外界环境系统进行物质和能量交换的视域当中;如此等等。但无论如何,这些研究所秉持的基本观点是它们都认为地球上的生命皆以相同的物质为构成基础且表现出较为一致的活动机制。

这个学说激发那位以“猫”出名的量子物理学家薛定谔在1943年出版了《生命是什么——活细胞的物理观》一书。在这本被称为“唤起生物学革命的小册子”中,薛定谔用热力学和量子力学理论来解释生命的本质,说明有机体的物质结构、生命活动的维持和延续、生命的遗传和变异等问题。他认为大分子可作为遗传信息的负荷者,并提出了遗传密码的概念,同时论述了生命的热力学基础,提出生命是非平衡开放系统,靠负熵为生的概念。书中谈的第三个问题是生命以物理规律为基础,特别是以量子规律为基础,认为生命是一种新的物质结构,它的特点之一是有序性。薛定谔的“生命以负熵为生”的讨论包含了两个重要观点:其一,生命是自组织的低熵状态;其二,生命是开放系统。

  著名进化生物学家迈尔认定,亚里士多德“目的论”中最精彩的成分就在于“程序目的性”思想。迈尔把“程序目的性”界定为“按照某种程序和信息密码而运行的动态过程”,而亚里士多德则采用“形式因”/“目的因”的特殊方式表述了它。在我们看来,亚里士多德的“程序目的性”思想,既包含着“目的论”的要素,又包含着“程序或算法”的要素,它预示着“目的论”与计算主义或毕达哥拉斯主义整合的潜在可能性。

在生命研究的种种图景中,西方哲学界亦对生命问题进行了卓有成效的探讨,并在此基础上形成了着眼于生命的机能或功能并以强调生命属性为要旨的生命观。可以说,亚里士多德(Aristotle)在生命本质问题上迈出了重要一步。在他看来,生命的本质属性并非人们通常所理解的生长、繁殖、衰亡等,而是在于蕴藏在物种中的潜能。而且,作为生命潜能形式的生命与心智之间是彼此融通、相互联系的。正是在此意义上,普特南认为亚里士多德关于生命和心智的解说预示了机能主义的思想,是刻画生命本质的有益尝试。[1]21可以说,作为现代机能主义的滥觞,亚里士多德关于生命潜能的解释为后来的人工生命研究提供了积极的思想启示和理论养料。

1932年,量子力学的创始人玻尔发表了着名的演说《光和生命》,通过对海森堡提出的测不准原理进行哲学的思考,指出测不准原理应该扩展到对生命现象的认识中,提出要把生物学研究深入到比细胞更深的层次中去。随后,玻尔和他的学生一道合作探讨基因突变机制问题,试图建立基因的量子力学图像。

  据此也可以看出,尽管单纯的计算主义或毕达哥拉斯主义或许能够顺畅地解释物理世界的因果性,然而离开了合目的性的自动调控机制,就无法更好地把握生命世界的奥秘,甚至无法理解非生命的“自组织现象”以及“人工生命”。

作者简介:永利皇宫官网,王姝彦,女,山西高平人,山西大学科学技术哲学研究中心教授,研究方向为科学哲学、心灵哲学,太原 030006

德布吕克和薛定谔用遗传信息的观点来研究遗传学和生物学,开辟了信息学派的先河。这本书中论述的三个观点后来发展出三个方向:理论分子生物学、耗散结构理论和量子生物学。

  在我们看来,计算主义既有合理性又有局限性。一方面,我们要为计算主义纲领辩护。随着复杂性科学、混沌理论、计算化学、计算生物学等交叉学科的发展,认知计算主义方法有望继续引领21世纪的认知科学研究,在新兴的交叉科学如计算机科学与生物学结合中形成的新的计算方法,如人工生命、DNA计算、量子计算、分子自动机等,从而为智能计算的发展提供契机。另一方面,我们承认,认知计算主义是有缺陷的,就目前的研究来看,认知并不完全等于计算。我们要捍卫计算主义,但是面对这些挑战和困境,我们应该在对计算主义前景不持悲观主义立场的同时,进一步克服计算主义的局限,这才是可能的出路。

纵览西方哲学界对生命阐释的历史,大致有三种不同视角的观点:第一种观点认为生命究其本质只是一组具有松散联系的属性,如法默(J.Doyne Farmer)和白林(Aletta d’A Belin)曾用繁殖、过程、进化、稳定等属性对生命进行了定义[1]www.402.com,335,尽管不是一切生命实体都必然具有这些属性,但对于所有生命而言这些属性都具有相当的代表性,且属性之间呈现出维特根斯坦(Wittgenstein)所说的“家族相似”联系;第二种观点指出生命只是由一些特定属性集合而成,并且这些属性是生命存在的充分条件或必要条件,如迈尔就从这个角度出发列举出了生命存在与发展的属性[2];第三种观点强调生命的本质在于新陈代谢,其代表性看法是薛定谔的“负熵说”,认为生命的独特特征即在于新陈代谢,生命赖以维系的根据是“负熵”。[3]显然,西方众多哲学家看待生命的核心是要强调生命的本质主要在于各种各样的属性,而正是这些机能各异的属性使得生命的存在成为可能。

大约与普里高津等一批学者开始发表他们开创性的理论的同时,物理学家霍金等学者以“宇宙大爆炸”理论为基础,开创了一种新的宇宙学。美国天体物理学家埃里克·蔡森证实,这种新宇宙学是探讨宇宙中物质结构进化和地球上生物结构进化之间的连续性的一个领域。

  综上所述,计算机科学哲学是一种计算机和信息的理论方法。在这个新的哲学范式中,计算机的计算为哲学提供了一系列简单而丰富的观念。这种新的不断进化的观念为哲学带来了新的主题、方法和模式。它正在改变哲学家理解哲学的根本问题和基本概念的方式。1998年出版的一部名为《数字凤凰》(The Digital Phoenix)的文集曾引起学界的广泛关注,它的副标题是“计算机如何改变哲学”。在书中,拜纳姆和摩尔(Bynum and  Moor)明确指出,计算机科学和信息技术哲学是哲学中的一股新生力量。而在我们看来,人工生命是这股新生力量的代表。借用弗洛里迪(L.Floridi)的一段话,我们可以说,人工生命的作用就像特洛伊木马,它把一种更具包容性的计算机与信息的范式引入了哲学的城堡。不过,我们并没有打算构建一个包罗万象的哲学体系。我们只是讨论几个有代表性的范例,如图灵机模式、人工神经网络、元胞自动机、遗传算法等。这些概念和话题越来越受到学术界的关注。信息和计算机的概念、方法以及理论已经成为一种解释学框架,通过它可以对世界做出解释。总而言之,正如拜纳姆和摩尔所说的那样,哲学不是永恒的;哲学是与时俱进的,只有通过对自身的不断更新才能保持繁荣。这种自我更新的拉动力就是计算机科学与信息技术。

摘要:对生命及其相关问题的探讨历来是学界众多领域倾心的话题,由于看待生命的视角与方法不尽相同,不同学科在对生命本质及特征进行探索和研析的同时,也就形成了旨趣各异的生命观。作为计算机与生物学联姻的产物,人工生命研究的兴起不仅在一定程度上拓展了生命的可能界限,也在一定意义上促动了生命观的进一步重塑。

今天,进化论仍在与其他学科的“跨界”中,不断完善、丰富着。

  计算主义的方法论意义:计算机模拟实验可以用来研究实际系统所呈现的现象和规律。

一般而言,所谓生命观是指对生命最一般、最根本的看法和认识,是关乎生命本质、特征、构成与意义等诸多问题的总体性概括与思考。历史地讲,既往对生命的解读及其相应生命观的生成总是镶嵌于具体的学科语境当中。由于学科本位、文化传统、历史情境等多重因素的影响,学界在对生命的认识上可谓众说纷纭、观点杂陈。也正是众多领域从不同视角、观点、立场和方法对生命所进行的多元化探析,为我们提供了日益丰富的生命观图景。

1933年,玻尔的学生德布吕克参加了在柏林召开的“基础物理学的未来”讨论会。会上,学者们得出三点结论:第一,物理学一段时期以来提不出有意义的研究;第二,生物学中没有解决的问题为数最多;第三,一些物理学家将进入生物学领域。

  作为科学的一般性基础的本体论承诺:实在本质上是计算的,而宇宙则是一台巨大的计算机。

标题注释:教育部人文社会科学重点研究基地重大项目(10JJD720005);教育部新世纪人才支持计划项目(NCET-11-1035);山西省高校人文社科重点研究基地项目;山西省留学回国人员科研资助项目。

不可逆变化的研究还受到数学领域内新成果的推动,如托姆和齐曼的拓扑学理论,以及洛伦茨的混沌理论等。

  实际上,现代人工智能研究纲领的各种进路:无论是AI心理学派的启发式搜索程序,还是联接主义者的神经网络的与环境的交互作用,或者行为主义者所设计机器人的优良自学习功能,仍然是全都离不开这种“程序目的性”思想。

综观以上,无论是生物学视域的解读还是哲学角度的透视,这些开拓性的探索在厘清生命现象的基本特征以及揭示其必要条件、实现机制等方面无疑都做出了大量的、富有建设性的有益尝试,从而为进一步发掘生命现象的丰富面向提供了先在的理论基础,也为进一步走进生命观的深层建构提供了启示性的思维。当然也要看到,上述研究不管出自哪种角度来考察生命的意涵,其共同点就在于它们大都聚焦于自然界的生命存在,即都限定于“如吾所识的生命”(life-as we know it)范围之内,然而囿于这一框架之内的研究或多或少也会束缚对种种可能生命形式的进一步探求。由之,如能突破这一限定,在“如其所能的生命”(life-as it could be)形式中寻求生命的本质特征,则更有助于我们系统地把握生命的全貌,进而为生命观的重塑提供新的契机。作为计算机与生物学相遇的前沿学科,人工生命研究的兴起恰恰满足了这一要求。简言之,人工生命研究之所以能够在生命问题上有所作为,并为生命观的传统认识注入新的活力,正是因为人工生命突破了既有的生命图式,并力图在对一切可能生命形式的关照中重新反思生命观的丰富意涵。

达尔文提出的进化论不仅是生命科学发展的基础理论,更对现代科学有着深远的影响。比如,在20世纪中叶前后,不少着名的物理学家就曾经进行过“跨界”探索。

计算机学科也有自已的Philosophy,计算机科学哲学的核心理念

在对生命的各类解释中,来自生物学领域的研究最为引人注目。总体而言,生物学对生命的解释主要聚焦于生命构成及特征两个方面。就其构成方面而言,例如细胞学说的创立曾使人们意识到细胞在生物体的结构和功能中扮演着极为重要的角色;恩格斯的大分子定义进一步推动了人们对生命的认知;随着生物学研究水平的不断提高,人们对生命的认识随着DNA双螺旋结构的发现又进一步得以改变,等等。不论是对碳、氧等基本元素的重视,还是对氨基酸等小分子的分析,抑或是对蛋白质、核酸等大分子的解读,生物学对生命的研究总体上是以碳基生命而展开的。就其特征方面来说,例如认为所有生命存在和发展的过程都是一个新陈代谢的过程,并且与生命代谢过程相伴随的是生物体的成长、发育与衰竭;自我复制、繁殖、变异、对外界刺激的反应及进化能力也是生命有别于非生命的重要表征。

信息学派的物理学沿着薛定谔开辟的道路继续探索,直到1969年普里高津提出耗散结构理论,才最终让物理科学改变了观念,承认自然界的基本过程是不可逆的、随机的,承认时间是有方向的,承认非生命系统也有类似生物进化的从混沌到有序的演化行为,这个过程就是信息的进化。耗散结构理论是自组织理论的代表。这一理论认为,复杂的生物系统问题——无论是新陈代谢、个体发育还是种系发育,都有可能利用理论物理学的、数学的方法,从自组织理论的观点予以解决。

  构成世界的基本单位是计算和信息流。自然界发生的过程实质上就是计算或信息处理的过程。

生命的本质及源头直指自然、心灵、社会等各大领域的交集,对生命的研究直接关涉人与世界本质结构的整体把握和理解。因此,对生命及其相关问题的探讨,历来不仅是生物学研究的焦点论域,也是哲学等多学科关注的重要问题。长期以来,来自不同领域的学者基于各自的学科本位、研究实践、观察视角等对生命的性质、特征、构成及机能方面进行了富有成效的探讨,从而也在此过程中导生了旨趣各异的生命观。作为计算机与生物学交叉的前沿学科,于20世纪80年代兴起的人工生命研究在一定程度上拓展了生命的可能界限,提供了探索生命的崭新手段,而且提出了诸多关于生命的新知与见解,在一定意义上促动了生命观的进一步重塑。本文以生命的多学科解释为言说基点,力图在对人工生命的类型及其思想旨趣进行勾勒的基础上,阐明人工生命实践对生命观认识所带来的反思、冲击与挑战。

而克里克和沃森就是在薛定谔的影响和启发下,分析了遗传的主要物质脱氧核糖核酸的有关资料,提出了DNA的“双螺旋结构模型”,彻底解开了生物遗传的信息之谜。

  计算主义的认识论价值:理解自然过程=在大脑的计算过程与自然的计算过程之间建立对应关系。

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  自然生物的生命过程可以看做生物大分子以分子算法为组织原则进行信息的存储、复制和变换的过程。

  认知计算主义研究纲领的核心,认知科学的基本工作假说,即认知是信息处理过程,它能够用表征及其实施操作的规则来解释。如此等等。

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