17.6 从滑翔意外到生命游戏

但是,克里斯·朗顿并不觉得能创造自己文明的人工生命是一个天方夜谭。作为开创了人工生命中一个时髦领域的特立独行之人,朗顿承受了许多压力。他的故事很值得向大家陈述一下,因为他自身的经历再现了人造的、开放的进化体系的觉醒。

几年前,我和朗顿参加了在图森召开的为期一周的科学会议,为了清醒一下头脑,我们逃了一下午的会。我应邀去参观尚未完成的生物圈二号项目,路程大约要一个小时。当我们在南亚利桑那州盆地那蜿蜒的黑色缎带般的沥青路上平稳行使时,朗顿向我讲述了他的生命故事。

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当时,朗顿以计算机科学家的身份在洛斯阿拉莫斯国家实验室[1]工作。整个小镇和洛斯阿拉莫斯实验室最初都是为研制终极武器而建的。因此,朗顿在故事一开始说他是越南战争时期拒服兵役的人,我感到很吃惊。

作为拒服兵役的人,朗顿得到一个替代兵役的机会——在波士顿的马萨诸塞州综合医院做护理工。他被分配去做一件没人乐意做的苦差事:把尸体从医院地下室搬运到太平间地下室。上班第一个星期,朗顿和他的搭档把一具尸体放到一架轮床上,推着它穿过连接两幢楼的阴冷潮湿的地下走廊。他们必须在地道中唯一的灯光下推着轮床通过一段狭窄的水泥桥。当轮床撞到隆起物时,尸体打了个嗝,坐了起来,并开始从轮床上滑下来!朗顿下意识地转身想抓住他的搭档,却只看见远处的门在他夺路而逃的同事身后来回晃荡。死了的东西可以表现得像活的一样!生命就是一种行为,这是朗顿最初的体会。

朗顿对老板说他无法再做那种工作了,能不能做点别的?「你会编写计算机程序吗?」老板问他。「当然会。」

于是,他得到了一份为早期计算机编写程序的工作。有时,他会在晚上让一个无聊的游戏在闲着的计算机上运行。这个游戏被称为「生命」,由约翰·康威设计,然后再由名为比尔·高斯帕的早期黑客改写成主机程序。该游戏是一组能产生多种多样形式的非常简单的代码,其模式令人想到生物细胞在琼脂盘上的成长、复制和繁衍。朗顿回忆起那一天,他独自工作到深夜,突然感到屋里有人,有某种活着的东西在盯着他看。他抬起头,在「生命」的屏幕上,他看到令人惊异的自我复制的细胞模式。几分钟之后,他再次感到那种存在。他再次抬起头来,却看到那个模式已经死去。他突然意识到那个模式曾经活过——活着,而且像琼脂盘上的细胞一样真切地活过——不过是在计算机屏幕上。也许计算机程序能够获得生命——朗顿心里萌生了这个大胆的想法。

他开始摆弄这个游戏,研究它,思考着是否能够设计一种开放的、类似「生命」那样的游戏,以使事物能够开始自行进化。他苦练编程技术。期间,朗顿接到一个任务:将一个程序从一台过时的大型计算机中移植到一台构造完全不同的新计算机中去。完成此任务的窍门是抽象出旧计算机上的硬件运行方式,在新计算机上以软件的方式模拟出来——即提取硬件的行为,再将之转换成无形的符号。这样,旧的程序就可以在新计算机上由软件仿真出来的一个虚拟旧计算机系统中运行。朗顿说,「这是将过程从一个媒介转到另一个媒介上的直接体验。硬件是什么并不重要,因为你可以在任何硬件中运行程序。重要的是要抓住过程的本质。」这让他开始遐想,生命是否也能从碳结构中提取出来,转化成硅结构。

替代兵役工作结束之后,朗顿在滑翔运动上消磨了一个夏天。他和一位朋友得到一份日薪25美元的工作——在北卡罗来纳州老爷山上空滑翔,以招徕游客。他们每次都要在风速为每小时四十英哩的高空中逗留数小时。一天,一阵狂风袭击了朗顿,导致他从空中坠落。他以胎儿的姿势摔在地上,折断了35根骨头,其中包括头部除颅骨以外的所有骨头。尽管他的膝盖撞碎了脸,但他还活着。接下来他卧床六个月,处于半昏迷状态。

在严重脑震荡恢复过程中,朗顿感觉他正看着自己的大脑在「重启」,仿佛计算机重启时必须重新载入操作系统一样。他大脑深层的功能一个接一个地重现。朗顿记得那灵光一现的刹那,他的本体感受——那种在一具躯体之中的感知——复原了。他为一种「强烈的发自内心深处的直觉」所震撼,感知的本我融入肉体,好像他这架机器完成了重启,正等待着被投入使用。「关于心智形成是什么感觉,我有亲身的体验。」他告诉我。正如他曾经在计算机上看到生命一样,现在,他对他自己那处于机器中的生命有了发自内心的认识。生命是否可以独立于母体而存在?他体内的生命和计算机中的生命难道不能是一样的吗?

他想,要是能在计算机中通过进化使某种东西成活,那岂不是很棒!他觉得应该从人类文化入手。对人类文化进行模拟似乎比模拟细胞和DNA容易得多。作为亚利桑那州立大学的大四学生,朗顿写了一篇题为《文化的进化》[2]的论文。他希望他的人类学、物理学和计算机科学教授们能认同他制造一台可运行人工进化程序的计算机的想法,并以此获得学位,但是教授们不鼓励他这么做。他自己掏钱买来了一台苹果II型电脑,并编写了他的第一个人工世界。他没能实现自我复制或自然选择,但是他找到了元胞自动机[3]的大量文献——文献表明,「生命游戏」仅仅是元胞自动机模型的一个例子。

这时,他偶然读到约翰·冯·诺依曼在二十世纪四十年代对人工自我复制的论证。冯·诺依曼提出了一个会自我复制的里程碑式公式。不过实现这个公式的程序冗长而令人费解。在接下来的几个月里,朗顿每夜都在他的苹果II型电脑上编写代码(这是冯·诺依曼不具备的有利条件;他是用铅笔在纸上完成他的编码的。)。终于,靠着他那要在硅片中创造生命的梦想的引导,朗顿设计出了当时人们所知的最小的自我复制器。在计算机屏幕上,这个自我复制器看上去就像一个蓝色的小Q。在这个仅有94个字符的循环中,朗顿不仅塞进了完整的循环语句,还有如何进行复制的指令以及甩出复制好的另一个自我的方法。他太兴奋了。如果他能设计出如此简单的复制器,那么他还能模仿出多少生命的关键过程呢?再者,生命还有哪些过程是不可或缺的呢?

对现有文献资料的仔细搜索显示,关于这个简单问题的著述非常有限,而那有限的论述,又分散在数百篇论文中。洛斯阿拉莫斯实验室的新研究职位给朗顿壮了胆。1987年,他以破釜沉舟的决心召集了「活系统合成与模拟跨学科研讨会」[4]上——这是首届讨论(如今朗顿称为)人工生命问题的会议。为了寻找能显现出活系统行为的任何一种系统,朗顿举办了这个面向化学家、生物学家、计算机科学家、数学家、材料科学家、哲学家、机器人专家和电脑动画师的专题研讨会。我是与会为数不多的记者之一。

洛斯阿拉莫斯国家实验室(Los Alamos National Laboratory):位于新墨西哥州洛斯阿拉莫斯,是隶属于美国能源部的国家实验室。该实验室曾研制首枚原子弹,是曼哈顿计划所在地。二十世纪九十年代兴起的复杂科学和人工生命,也与该实验室有密切关系。此外,被美国政府错误地以间谍罪名起诉的华人科学家李文和也是在此实验室工作。

《文化的进化》:The Evolution of Culture

元胞自动机(cellular automata):也称为细胞自动机、格状自动机,是一种离散模型,具有并行计算的特征。

「活系统合成与仿真跨学科研讨会」(Interdisciplinary Workshop on the Synthesis and Simulation of Living Systems):这个会议后来更名为「人工生命」(Artificial Life)大会。