算法描绘的“人造生命”，运动流畅自然，如同显微镜下的实景

来源：量子位

21世纪的人类，还没有实现人造生命的理想。

不过，如果单从视觉上看，我们离这个目标可能没那么远。

来自香港的程序猿Wang-Chak Chan (简称陈先生) ，孕育了一个人造生命模型 (a Model of Artificial Life) 。

这个名叫Lenia的模型，可以演化出丰盛的生命形态。这里有不同形状的“生物”，运动姿势也千差万别，但都自然流畅，某一瞬间竟以为是显微镜下真实的景色。

陈先生说，目前已经在Lenia里发现了18个“科”的400个“物种”了。并且，自然界还能找到它们的“亲戚”。

他希望，Lenia可以帮助人类了解生物的行为，以及进化规律。说不定有一天，还能为AI研究带来什么启发。

不过在那之前，这个模型已经有Demo可以玩耍了，代码也开源了。

生命如此多娇

这个人造生命模型，是基于细胞自动机 (Cellular Automaton，或译为元胞自动机) 搭建起来的。

细胞自动机，就是一个网格：网格上每一个位点的状态，都在不停地变化，根据周围位点 (术语叫邻域) 的状态而变化。

本文出现的动图，都是变化中的样子。

那么，变化规则是什么呢？

举一个简单的栗子，康威生命游戏 (Conway’s Game of Life) 。

这是一片正方形网格，每个位点有两种生存状态，一是存活，二是死亡。

每个位点 (即“细胞”) 的存亡，是周围8个位点决定的：

一个存活的细胞，周围存活细胞数少于两个，就会死亡。这是在模拟孤独寂寞而死。

一个存活的细胞，周围存活细胞数在2-3个，状态不变。

一个存活的细胞，周围存活细胞数多于三个，也会死亡。这是在模拟资源匮乏而死。

一个死亡的细胞，周围存活细胞有3个，就会活过来。这是在模拟生物繁殖。

△ 孤独而亡

如此一来，周而复始，生生不息。

“生命”的延续不算惊人。奇妙的是，就算开始的时候杂乱无章，也终究会生成有规律的图案 (通常还很对称) 。

可简单如宇宙飞船：

可复杂如电子时钟：

玩家自由设定规则 (前文举的栗子只是最简单的一种) ，便可以创造出世间万物；也可以锁定某个位点的状态，暗中观察其他位点的变化。

而Lenia便是以康威生命游戏为起点，走向更加复杂的远方：比如，这里的状态远不只生存、死亡这两种，看这丰富的色彩便知：

陈先生说，除了不能自我复制 (繁殖) 之外，生命体拥有的各种功能，Lenia几乎都可以实现：比如稳态、代谢，以及对刺激做出反应等等。

而且，这里的”生物“还能在大自然里，找到自己失散的”家人“：

△ 真假配对: (a) 上为三叶虫 (b) 左为一种硅藻 (c) 左为一种海星 (d) 左为线粒体

所以，陈先生借来了生物学里的分类学 (Taxonomy) ，把自己在Lenia里面发现的“生物”分门别类。Demo里面就可以看到一些：

Demo不止可以按物种查看，也可以按形态选择：

另外，生成方式 (Preset) 可以改变，许多参数可以调整，还能生成3D图像，凹凸有致：

有兴趣的同学，一定要去试试啊 (传送门在文底) 。

有什么用呢？

不只是生物学，陈先生还从物理学、有机化学里借来许多概念，试图解释Lenia生成的作品。

他希望能借Lenia的力量，探索生命的规律，不论是行为规律还是进化规律；还希望，有朝一日能为AI研究带来帮助。

这条路听上去很远很缥缈，不知道能走多久。可机器学习领域的科学家们，也一直在生物智能和人工智能之间寻找联系：

神经网络的灵感，是从动物的中枢神经系统那里借来的；

Hinton说要抛弃反向传播，也是因为没发现人脑有类似的工作机制。

谁也不知道，自己走的路是不是对的。不过，Lenia至少是一条赏心悦目的路吧。

在线Demo传送门：
https://chakazul.github.io/Lenia/JavaScript/Lenia.html

Lenia开源代码传送门：
https://github.com/Chakazul/Lenia

Lenia论文传送门：
https://arxiv.org/pdf/1812.05433.pdf

编辑：孟婕

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