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概要：生命是神奇的存在。生物学家们致力于考察真实生物的运作机制，而冯诺伊曼不同，他尝试在数学上寻求生命的本质。因为在冯看来，生命的本质属于一种软件逻辑，他设计的“生命”形态可以与现在的生命完全不同，所以他选择的起点是图灵机。
- 冯·诺伊曼的自复制自动机理论告诉我们 DNA 就是源代码，是元生物学的起源
- 在元生物学的论证过程中，发现：代码即 DNA，算法突变即进化，软件即生命
- 生命的本质不是新陈代谢和遗传，而是创新
以上就是 Gregory Chaitin 的《证明达尔文》一书前五章的主要观点。书写得冗长，读得很累。这个老头子有严重的骗稿费嫌疑，把一个课件写成了一本书。
我只打算写一篇文章，和老头子这本书的附录有关，附录是冯·诺伊曼手稿。假如计算机科学是宗教，他是神祗之一。我读的是神的手稿。
耳机放在兜里会打结，一杯开水会慢慢变凉，长时间不扫地面会脏。这是我们对自然造物的直观认识，独立封闭系统中的有序状态会自发地趋向于混乱和无序，这是一个熵增过程，遵循于热力学第二定律。
传统的机械，我们的大部分人工造物，也存在存在类似的状况。
假设一个机器 A 能够自发地制造出机器 B，那么 A 中必须包含完整的 B 的信息，只有这样 A 才能根据这些信息将 B 制造出来，这是我们对人工造物的直观认识。A 包含的信息大于等于 B，即 A 要比 B 复杂。如果根据这样的理解，机器的复杂度会在制造过程中不断降级和衰退，即一个系统的复杂度总是高于它所能制造的子系统的复杂度。
但是另一方面，在自然界却存在与之背离的欣欣向荣的现象：生命的诞生与进化，科技的发展和进步，都在往越来越复杂和多样化的方向发展，即人人都谈论的“涌现”这一概念。
我们对此难以控制、预测和描述，因此，在历史上的大部分时间里，人们都认为这是一种神迹。即使到现在，我们能说清楚大脑是如何用神经递质传递信号，但是也没搞清楚智慧是如何产生；我们能观察到生物体内所有的生化反应，但是没有成功在实验室里合成出真正的生命。我们早已习惯并且百试不爽的自底向上的思维方式，在这里似乎没有达到预期的效果。正如 KK 在《失控》里所言：
低层级的存在无法推断高层的复杂性。
似乎在诸多现象中，复杂度的积累存在一个阈值。没到这个阈值时，事物最终自发地衰退；超过这个阈值时，就立刻呈现涌现的群体特征。在人类成为神的道路上，这一问题拦住了脚步：这个阈值在哪，如何量化。
冯·诺伊曼的工作中，一个暗含的意图就是希望能找到阈值的量化方式。
生命的本质是一种软件逻辑
生命是神奇的存在。生物学家们仅考察真实生物的运作机制，而冯与传统生物学家的追求不同，纵观他的工作，冯是在沿着一条规范的道路——数学——寻求生命的本质1。或者说，在寻求一个生命的最小内核，因为在冯看来，生命的本质属于一种软件逻辑，他的“生命”形态可以与现在的生命完全不同，所以他的起点是图灵机。
图灵机很简单，对任何一个图灵机，他的描述总是有限的，因此可以通过某种方式将其编码为一条图灵机指令。图灵机 M 的描述可以用 IM 来指代，所有计算机科学专业毕业生都知道。
冯·诺伊曼设计出了这样一组机器：
- 构造机 A：读入一条指令 I，则 A 可以根据这条指令 I 输出对应的机器
- 指令复制机 B：读入一条指令，输出该指令的复制
- 控制机 C：将 I 放入 A，得到 I 所描述的机器；将 I 放入 B ，得到 I 的副本；最后将 A 和 B 的输出组装在一块儿输出
- 将 (A, B, C) 组合为机器 D，根据上文的描述，当然可以构造出 D 的描述，即指令 ID
- 最后，将 ID 输入机器 D，构成 E，容易发现 E 具备完整的自我复制能力，可以持续复制自己
在假设中，我们认为 A、B、C 是元零件，并且容易得出以上描述不涉及循环指代：需要 ID 时，D 已经存在，因此 D 和 ID 间存在确定的时间和逻辑顺序，对 E 的自复制能力的论证是严密的。
我们很容易在生物体中找到上面这组机器各个组成部分的对应物，比如 ID 的表现很像基因。ID 作为指令可以存在变异，在 ID 上直接变异会导致子代机器无法复制，是致命的；ID 上附加一段 IF，则 ID + IF 会导致产出与复制核心逻辑无关的副产物，IF 发生变异则不会影响子代机器的复制，类似于基因表达了蛋白质。
但是，如果单独来看，无论是构造机 A，复制机 B，控制机 C，还是他们的基因 ID ，在他们各自独立时，都不具备自我复制的能力。当他们以合理的方式组织在一起时，却实现了自我复制，实现了自复制功能的涌现。
冯的研究仅仅是向一个关于自动机的涌现理论迈出的初步尝试，这个尝试在试图对复杂系统中的“复杂性”形成一个概念。冯认为“复杂性”在一个阈值以下的系统会自发退化，这样的系统只会产生复杂性更低级的系统；而当复杂性高于这个阈值时，系统可以在该层次的复杂性上维持（比如 E）；如果我们能让人工造物的复杂性高于这个阈值，那我们就做了神的工作2。
冯·诺伊曼虽然最终没有找到这个复杂度阈值，但他认为可复制自动机应当处于一个相当靠近复杂度阈值的地方，而且与其他试图解释涌现的理论的差异在于，冯·诺伊曼的解释在数学上存在对应物，如果我们不满足于仅仅观测，而希望真正深入地理解涌现，可复制自动机理论可能是条件很好的切入点。
悄悄敲敲代码，就有机会创造世界。
- ^ 我想说的是冯·诺伊曼的自复制自动机理论成型于 1944 年，而 DNA 双螺旋结构在 1953 年才被发现，但这也不重要。我想说的是 1952 年时，DNA 结构发现者克里克读了冯·诺伊曼的论文，表示深受启发，并最终发现了 DNA 双螺旋结构，拿了诺贝尔奖。
- ^ 你可以在互联网上找到很多被称为 Quine 的程序，比如下面的 Python 代码。这两行代码的输出结果就是这两行代码本身。能复制自己的程序一点都不新鲜了，简单如元胞自动机，复杂如 MIT Self-assembly Lab 的机器人，比比皆是，但它们不能与真实的生命相类比，因为它们不能自发地制造比自己更复杂的个体。
