身体的智能：6.9人工进化：我们身在何处，又将去向何方？

当模仿自然进化时，研究人员不得不做大量抽象，例如，分子、基因和基因生成物都由数字表示而不是做更细节的建模；被表现在基因组中（如Sims的虚拟创造物）的是生物体结构的各方面，而不是它们本身的生长过程。研究人员定义了一个适应度函数而不是简简单单让个体交配、繁殖；通常基因型和表现型之间没有明显的差异（正如“我想”例子）；个体发育过程，如果完全建模，就大大减低了其重要

性（正如Bongard的推块者）；在仿真环境中进行适应度测试往往忽略了真实世界的许多细节性东西；各代个体间被假定为同步，即各世代是离散的序列等。

尽管有了所有这些简化，我们仍能从许多例子中发现由人工进化所给出的全新想法，并多次驳斥那些认为计算机仅能按程序运行的错误观点。另外，人工进化在一些工程设计任务上能与人类相匹敌，如Rechenberg的管道或者NASA的天线这些利用进化方法自动（至少是半自动化）设计的结果。因此，如果自动制造方法，如在Lipson的实验中所使用的，得到进一步发展，那么我们离完全自动化设计的目标就又近了一步。这令人兴奋，当然也叫人担心，我们能放心地让机器接管体力劳动，但是，我们在感情上仍不愿意让其接管需要智能的脑力劳动，如机器人设计。

未来学家，如多家技术公司的CEO Ray Kurzweil，卡内基・梅隆大学的Hans Moravec及传奇般的程序设计师、Sun Microsystems的共同创立者Bill Joy认为仿真的威力是无穷的，因为其只受摩尔定律左右――我们拥有越多的计算能力，使用越庞大的虚拟种群，使其进化的时间越长久，我们最终就能得到越好的结果。但是，我们已经多次获知只有计算还不足以得到智能行为，与真实世界的一些交互作用也是必要的。现在问题是，我们实际上能在何种程度上足够真实地对智能体一环境交互进行仿真，以此来推动人工进化的发展。正如我们在囊袋形成这个例子中所了解的，我们必须仿真细胞间引力以及基因对信号分子的反应以形成囊袋。这是一个重要的研究问题，但是我们猜想真实世界中进化如此精妙的原因之一是因为自然环境具有无限的丰富度。总是有些事物可以加以利用。例如，飞鸟可以利用空气在高空中停留，树木可以利用空气将它们的种子传播到远方，动物和人类可以用空气来传播声音和语言。想想会不同的生物使用水的方式有多少种！如果在进化机器人仿真中对空气或水没有建模，人工智能体就不会使用它们。我们已经见识了人工进化在真实世界中的些许威力，如在Thompson使用FGPAs的电路进化实验中，或者在Bird和Layzell的研究中，进化得到了一个新型传感器形态，即一个无线电接收器。

或许人工进化智能体和真实世界之间的联系可以借由计算系统和化学实验室之间的合作在不久的将来得到进一步强化。这类尝试的一个例子是可编程人工细胞进化（programmable artificial cell evolution，PACE）项目，一个由欧盟长期基础研究计划资助的跨国合作项目。其思想是在真实世界的化学环境中进行进化，而不是在仿真环境中。PACE实验室配备了由一些微管道排列而成的精密微流体阵列，通过电子控制微管道的操作，可以精确影响化学反应进程。DNA计算的宗师，PACE项目领导人John
McCaskill，将这个装置称为“欧米茄机器”。基本想法是将欧米茄机器用于人工细胞的从头进化。一种进化算法将在计算机上运行，获得的表现型，

①Moore定律陈述标准计算机的计算能力每18个月翻一番。

即人工细胞或者其前体，将在微流体阵列中制造，并接受适应度测试。一个人工细胞的适应度取决于它能靠自身存活多久，即它能在多大程度上代谢食物，是否能繁殖。目标是随着进化的进行，制造出的细胞越来越独立于其计算支持系统。无论结果如何，追踪这一有关人工进化的开拓性研究的进展，无疑是令人兴奋的。

尽管在本章，我们没有直接谈到人工进化能够在何种程度上帮助我们了解生物进化，但这种可能性显然是存在的。例如，Eggenberger的内陷仿真将来或许可以察

概、

超自然机器人？

之后.….？

图6.4人工进化：我们从此去向何处？

这幅卡通描绘了未来人工进化可能的假想发展途径。能进化出如真实机器人，或者甚至与当今动物或人类相似的任何创造物来吗？或者能进化得到如今尚未在自然界中出现的创造物来吗？？

帮助我们，不仅更好地理解复杂结构是如何形成以响应遗传和环境信号的，而且首要的是理解复杂结构，如眼睛是如何进化的。这种乐趣，或许与图6.4显示的还有所不同。在图6.4中，显示人工进化如何帮助我们更好理解生物进化、生物体以及在未来制造相对更精密的智能体。它还显示了将人工进化研究与针对智能本质的研究结合起来，有可能得到的某些未来结果。下一步是什么呢？