神奇的自产生程序,兼谈人工生命

最近读到冯·诺依曼的《Theory of Self-Reproducing Automata》的中译本,被自复制自动机理论深深吸引了!生命是什么?这本书让我对生命有了新的认识。

热力学第二定律是宇宙的死亡法则:系统的熵总是趋于增加,系统总是由有序趋向无序,由有形趋向混沌,最后终结于热寂。宇宙万物都逃不过这条法则,唯有生命例外。通过与外界交换能量,生命可以保持内在的有序。只有生命可以违抗热力学第二定律。

热力学与信息论有着内在联系:一个系统越有序,它包含的信息就越多;一个系统越无序,它包含的信息就越少。信息总是沿着减少的方向流动。只有生命可以抗拒这个规律:生命可以“创造”出信息。“创造”是生命之所以为生命的本质。

生命的另一个神奇之处是,他们自己包含了自己的全部信息,他们自己可以产生一个跟自己一样的新生命。唯有生命可以做到自己创造自己。

冯·诺依曼认为,一个简单的系统是无法抗拒热力学第二定律的,这样的系统只会越来越趋向于无序,能量会向更低的方向流动,信息会越来越少。只有当系统复杂到某一个程度的时候,不妨设为临界点 C ,一旦越过了这个临界点,系统可以自己创造自己,这样系统就可以逆热力学第二定律而上,并且变得越来越复杂。

这里的临界点 C 跟不少人提出的“技术奇异点”是一样的:人们认为,当人工智能达到了这样一种程度,即它们可以自己创造自己的时候,这就是人工智能真正觉醒的时候。“奇异点”就是机器可以自己造出自己的时候,“奇异点”之后,机器将进化,并且变得越来越复杂,超出人类所能理解的范围,它们在某种程度上已经具备了生命的特质,那将是人工智能的时代。

总而言之,生命之所以区别于世界万物,就在于生命可以包含自己的全部信息。所以下面就是我们的问题了:

问题(自产生程序):编写一个程序,不读取任何输入,只把自己的源代码输出。

这个问题是个非常本质的问题,跟使用什么编程语言无关(不要想到使用反射之类的东西)。

试想,如果要输出自己的源代码,那么,显然,程序中应该有“print …”语句。但 print 什么出来呢?如果硬要写的话就会变成:

最后是一个无限循环。

一般地,我们知道,如果程序 A 能产生程序 B ,那么 A 必须包含 B 的全部信息,而且应该比 B 的信息还多,因为还要包含额外的打印语句。也就是说,一般情况下,信息是减少的。而这个自产生程序,自己要包含自己的全部信息,从某种程度上已经具有生命的意味了。

下面列出一些自产生程序及其思路。

需要注意的是,使用编程语言本身的反射功能或者读取文件等做法都被视为 cheating ,比如这样的 bash 脚本:

或者像这样的 javascript :

因为这些程序没有体现出自产生程序的递归和自指特性,或者结果严重依赖于编程语言的具体实现。

 

输出源代码在该语言中的转义

Python :

Lua 5.1 :

另一个 Lua 版:

Scala :

 

用某种方法 encode 源代码,使之不包含引号,然后还原出源代码

Bash :

Lua 5.2 使用 load():

Scala :

 

使用 eval :在 eval 的字符串中引用自己

Lua load() 的另一种用法:

js 的 eval():

 

使用语言中的更强的转义机制

类似上面的第二种,但不用引号。

Lua 的 long string :

Scala 的三引号:

 

使用 C 的宏

先执行传入的参数,再把参数变成字符串。

gcc :

至于它们是怎么实现的,就留给读者自己琢磨了。自产生程序也称为 Quine ,可以参考 Quine Page 。

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最新评论

  • <?php
    echo file_get_contents(__FILE__);
    // Print my self ?

    ....不知道是我曲解了意思还是。。。有何难

    • Rox Dorentus   2013/12/25

      「需要注意的是,使用编程语言本身的反射功能或者读取文件等做法都被视为 cheating」

  • 我认为自产生程序只是一种tricks而已,因为能自产生的程序都是精心构造的,普遍意义不大。

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