自生成结构读书会启动：剖解生命、意识与智能的核心结构

导语

“有人说剥洋葱会让你流泪，是因为你一层一层剥开后发现他其实是没有心的。”——杨宗纬《洋葱》

生命是有心（意识）的，但当你一层层剥开生命的组织，却只有心脏而没有一颗“心灵”；打开大脑皮层看到一个个神经元，却看不到“意识”。然而，生命与意识都具有"自我生成"的能力，生命自发从非生命中生成，意识自发从生命中生成。更惊人的是，生命与意识的自我生成结构似乎很相似。如果这个假设成立，那么最可能的备选结构会是什么呢？

为了更深入地认识复杂活系统的自生成结构，集智科学家小木球(仇玮祎)联合周理乾、王东、董达、刘宇、苑明理、傅渥成、章彦博等科学哲学、计算机科学、物理学和生物化学等学科的一线研究者共同发起组织《自生成结构系列读书会》。其中第一季《共识——自生成结构与自复制自动机的研究背景》，将自2021年11月20日开始，其后拟于每周五晚19:00-21:00线上举行，预计持续12周。11月20日第一期将讨论自指的几种不同结构、其与生命意识的自生成结构间的关系，以及本读书会的框架概述。

读书会详情及报名方式见后文。

1.「自生成结构」系列读书会研究背景

自复制自动机、自催化和自创生理论这三个与“自指”结构密切相关又相互游离的理论，是埋藏在计算机科学、生物化学和认知科学这三个学科中几乎相互隔离的、指向解决不同问题的“古老”理论。它们之间有什么内在联系，是否在结构上具有“同构”的潜质，它们的碰撞与交集是否能对解决生命与意识的本质问题带来深刻的启发？如果找到了这样的“同构”，我们可能就不再是层层剥开生命组织来发现“心”，而是从生命组织的自生成过程中发现“心”的本质结构。这是否意味着，我们能进一步刻画甚至从头构建生命和意识呢？

背景

上世纪70年代以来，对复杂系统的研究分化为两条不同的研究进路。

一条方向，是以统计物理为思维范式，分布式涌现为典型现象，非线性动力学为数学基础，伊辛模型和多主体模拟为计算机模型，试图发现复杂系统宏观性质之下统一的简单原则。以此掀起了复杂性研究的新兴潮流，并由于数据和网络科学、基于分布式神经网络的人工智能兴起，延续至今蓬勃发展。

另一条线路，以哥德尔定理和自指结构为核心，以结构分析为思维范式，在图灵机模型和冯·诺依曼理论为基础构建出模拟人脑的电子计算机之后，掀起了前所未有的信息革命。这条以自指和自生成结构为内核的思想和研究线路，将人类社会带入了一个新的历史阶段；然而其后却未能继续发扬光大，反而成为了复杂性研究中少有人深入触及的边缘问题，或者说一条“沉默的暗线”。

虽是暗线，这条研究范式在不同领域有所进展和成长。计算机科学中，是以自复制自动机为核心理论的人工生命研究；在系统生物学和生物化学中，是以自催化和超循环为核心的生命起源理论；在科学哲学及社会学领域，是以自创生理论为核心的生成性研究；在数理和逻辑领域，还有以自指为核心的形式结构与语义逻辑等等方向向前推进。

我们发现，这些学科对于自指结构及其在生命、智能创生中的作用，有着不同的认识层次和语言隔阂。例如在科学哲学中，以自指为核心的层次生成几乎是一个共识；而在计算机和物理学中，正反馈及其在网络中的生成动力学仍旧是主流研究方向；在生物学中，纵然拥有生命这一最丰富的材料宝库和思维源泉，以中心法则为基础的还原论思维仍然占据统治地位，而以自生成结构为核心的生命起源研究几乎是苟延残喘。当我们把这些学科放在一起时，冲突和火花迸发出来……

2.「自生成结构」系列读书会 

本系列读书会希望通过交流与共同学习，追寻不同学科中与自指相关的理论前沿，以“自生成结构”为核心建立跨学科共识，通过辨析主体涌现与分布式涌现在复杂活系统形成中的角色，探索对自指与自生成结构的定性认识和定量刻画方法，探索对生命及类生命的活系统复杂性的全新认识。

读书会的目标为：1.共性与定义；2.描述与刻画；3.复杂性度量。

按照该目标，「自生成结构」读书会将分为三季，以探讨生命复杂系统/类生命系统的“自生成结构”为核心，初步按照以下框架发起读书会。三季读书会均在线上进行，预期将持续一年左右。

• 第一季：共识——自生成结构与自复制自动机的研究背景
• 背景与共识

• 自复制自动机理论

• 第二季：结构——自指与自生成结构的定性理论
• 自指与自催化
• 自指与自创生

• 自指与自我意识

• 第三季：计算——对涌现和自生成结构的定量刻画
• 复杂性度量——涌现和层级的度量
• 复杂性度量——基于主体的复杂性度量

【三季内容的详细介绍及文献列表请见文末】

3. 《第一季：共识——自生成结构与

自复制自动机的研究背景》读书会启动报名

本季读书会为「自生成结构」读书会三季系列之《第一季：共识》。为了能够更加深入地讨论生命的本质结构和意识等重要问题，并在不同学科间建立有效沟通的桥梁，我们首先需要在早期确立一些基本共识。

第一季前期，我们将从科学哲学、复杂科学和生物学等学科的不同角度来分别介绍，各个学科在关注生命和意识本质的主体性和生成过程性问题的学科进展和背景，建立我们讨论的基础话语体系。首先以自指概念为核心引出自生成结构对于主体涌现的意义，之后将分别介绍当代生物学哲学对于生命本质和生命（主体）涌现的讨论、复杂科学和统计物理此问题的研究，以及生物化学对于生命起源问题的研究进展。通过以上介绍和讨论，我们将相互熟悉以上学科对于同类问题的话语体系，并尝试建立基本共识，为后续讨论划定范围和确立起点。

第一季后半部分，我们将进行《自复制自动机》部分内容的学习。大概10年前，集智俱乐部的传奇成员东方和尚和张江老师就翻译了这本书的一部分，我们称其为“冯·诺依曼的五堂课”，这是由冯·诺依曼在晚年深度思考生命和意识本质问题时留下的一本未完成的著作整理而成。我们将在学习中辨析冯·诺依曼建立的冯·诺依曼计算机结构、自复制自动机以及元胞自动机等模型与自指、图灵机及当代神经网络之间的关系等。最后，将介绍复杂科学中人工生命方向的进展，后者也可以看作这一理论模型的继承和延伸。自复制自动机模型将成为我们后面讨论生命和自我意识/智能本质结构的一个基础模型，在后续多学科交叉中，我们也将始终以复杂科学作为核心展开讨论。

在第一季结尾，我们将以圆桌讨论的方式对上述内容进行讨论、总结和升华，并引出第二季话题。

以下为第一季暂定框架，会根据读书会实际进展过程中遇到的问题和重点，进行动态调整。

《第一季：共识——自生成结构与自复制自动机的研究背景》暂定框架：

• 自指与主体涌现——自生成结构综述

• 当代生物学哲学中生命本质的理论源流

• CAS系统与J.England的理论

• 生命的涌现及与主体涌现的区别

• 生命起源的研究前沿

• 自复制自动机理论-冯·诺依曼的5堂课

• 自复制自动机的程序实现

• 人工生命的假说和模型

参与方式

本读书会适合的参与对象：

1. 基于复杂系统相关学科研究，对生命、意识本质相关话题有浓厚兴趣的科研工作者；

2. 能熟练阅读英文文献，并对复杂科学充满激情，对世界的本质充满好奇的探索者；

3. 欢迎基于读书会所列文本和文献的具体探讨，欢迎进一步提供适合的文献和主题，欢迎提供话题和分享；

本读书会谢绝的参与对象：

为确保专业性和讨论的聚焦，本读书会谢绝脱离读书会文本和复杂科学问题本身的空泛的哲学和思辨式讨论；不提倡过度引申在社会、人文、管理、政治、经济等应用层面的讨论。我们将对参与人员进行筛选，如果出现讨论内容不符合要求、经提醒无效者，会被移除群聊并对未参与部分退费。一切解释权归集智俱乐部所有。

运行模式

主题形式：

• 本季主题读书会按照内容与暂定框架，贯次开展；

• 每 1 周由 1-2 名读书会成员领读相关论文，进行线上会议，与会者可以广泛参与讨论（以 PPT 讲解的形式，直播间互动交流）；

• 本季主题读书会最后一期为圆桌会议形式的主题讨论；

时间：

从2021年11月20日早9：00开始第一季的第一期读书会，之后拟于每周五晚19:00-21:00线上举行，持续时间预计12 周。

方式：

此次读书会为线上闭门读书会，采用的会议软件是腾讯会议（请提前下载安装）。在扫码完成报名并添加负责人微信后，负责人将其拉入群聊，入群后告知具体的会议号码。

费用：

为了过滤一些非专业人士，甄选出真正对本研究感兴趣、有相关研究经验的专业人士，保证读书会研讨质量，也为了激励大家学习、分享、总结，本期读书会将采取收费 – 退款的保证金模式。

具体规则：

1. 本季读书会（12期）保证金共计 299 元/人。

2. 满足如下条件之一者全额退款（本季读书会结束后统一退费）：

• 贡献了一次讲座（1小时左右）内容的（需要提前向主持人申请并通过试讲）；

• 完成了一篇以上读书笔记写作，并在集智俱乐部公众号分享。（读书笔记标准：字数3千以上，图文并茂，具体请参照此文：前沿综述：大脑结构网络、功能网络和网络控制中的物理学）；

• 认真完成集智百科相应的编撰任务，经过集智百科团队审核通过，并达到299积分。（详情见激励制度）

1. 满足以下条件之一的不仅可以全额退款，还有额外奖励：

• 由读书会内容启发，产生了靠谱的新产品创意，并在读书会结束 2 个月内提交了详细的产品策划方案，并通过了集智俱乐部组织的相应考核答辩的；

• 由读书会内容启发，萌发了科研论文创意，在读书会结束 2 个月内完成初稿，并在最终的论文成果中致谢集智俱乐部的（需要发表在SCI等核心刊物上）。

上述规则的最终解释权归集智俱乐部所有。

报名步骤

第一步：扫码填写报名信息 [注意事项：该报名渠道只针对「自生成结构」读书会三季系列之《第一季：共识——自生成结构与自复制自动机的研究背景》，并不包括后面两季]

扫码报名

第二步：填写信息后，进入付款流程，提交保证金299元。（符合退费条件后可退费）

第三步：添加负责人微信，拉入对应的读书会讨论群。

（我们也会对每次分享的内容进行录制，剪辑发布在集智学园官网上，供读书会成员回看）

4. 发起人介绍

发起人：

小木球（仇玮祎）

仇玮祎，分子遗传学博士，集智俱乐部常驻科学家。曾从事抗肿瘤抗体药物研发多年，目前研究方向是生命起源与系统生物学。

联合发起人：

王东

王东，哲学博士，北京工商大学马克思主义学院讲师，主要研究领域为一般科学哲学，人工智能与认知科学哲学。

周理乾

周理乾，哲学博士，现任上海交通大学人文学院哲学系副教授，主要研究领域为信息哲学、生物学哲学、心与认知哲学、一般科学哲学。Synthese、Information and Culture, Cybernetics & Human Knowing、《自然辩证法通讯》、《自然辩证法研究》等国内外学术期刊发表相关学术论文数十篇。

董达

董达，哲学博士，科学技术哲学方向，现就职于绍兴文理学院大脑、心智与教育研究中心。研究领域涉及：认知科学哲学、心理学史、神经科学史。目前关注的重心为：与“心智”概念有关的观念史梳理（例如“意识”、“情绪”、“反射”等）。

刘宇

刘宇，北京师范大学（珠海）复杂系统国际科学中心 特聘副研究员。物理、数学（瑞典Uppsala大学应用数学与统计博士）出身，先后在英国Glasgow大学化学系、荷兰Groningen大学化学生物系、瑞典Mittag-Leffler数学研究所任研究职位。从事跟复杂系统相关，以及生物、化学、数学交叉领域的研究工作。目前主要围绕两个主题：a, 如何刻画和度量生命（包括化学分子、基因序列）的复杂性，以及这种复杂性是如何从简单中涌现、演化出来的？b, 将这种描述复杂性的理论应用于研究基因序列模块化、神经网络的进化，以及设计新药等。

傅渥成

傅渥成，集智科学家，集智-凯风研读营学者。南京大学物理学博士，现在是日本理化学研究所博士后。

章彦博

章彦博，毕业于中国科学技术大学物理系，美国亚利桑那州立大学 复杂系统博士在读，集智-凯风研读营学者，研究方向：统计物理、复杂系统等，曾在瑞典Karolinska医学院进行访问交流。

苑明理

苑明理，来自彩云科技；十余年程序员生涯，游走于工程、语言、知识、智能、数学这些关键词之间，内心对世界充满很多好奇和困惑，尝听友人讲大刘《山》的故事，也期自己可凭蛮力，凿空厚壁，得见星空。

5. 参考文献及三季读书会内容介绍

第一季：共识——自生成结构与自复制自动机的研究背景

第一季的主要目标是建立对于自指和自生成结构的基本共识，我们将从在科学哲学、生物学和复杂科学（包括人工生命）等学科分别介绍各学科对于自我生成结构（主体性涌现）的概述和基本概念。之后，我们将学习《自复制自动机理论》（即冯·诺依曼的五堂课）作为后续讨论生命和自我意识/智能本质结构等的基础模型，并通过人工生命这一方向的进展介绍来扩展这一基础，及引入后续对生命起源、生命本质和自我意识结构的更深入讨论。

自生成结构与自复制自动机的背景与共识

当代生物学哲学中生命本质的理论源流

• Bedau, M. (2008). What is Life?
  https://www.cambridge.org/core/books/abs/the-nature-of-life/what-is-life-selections/295D60C5FE17B13DA3293FDB02A5370D
• A Companion to the Philosophy of Biology[M]. John Wiley & Sons, 2010.
  https://www.google.com/books?hl=zh-CN&lr=&id=eg2283WZSkAC&oi=fnd&pg=PR11&dq=A+Companion+to+the+Philosophy+of+Biology&ots=f2z87Ap0Hx&sig=wYiUJ4Lfzr_7nwehqQ0iFCmpBqY
• Weber B H. On the emergence of living systems[J]. Biosemiotics, 2009, 2(3): 343-359.
  https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/s12304-009-9060-6.pdf
• Bitch, L. & Green, S. (2018). Is Defining Life Pointless. Synthese, 2018, 195: 3919-3946. https://doi.org/10.1007/s11229-017-1397-9生物学哲学中关于生命本质问题的概览。

CAS系统与J.England的理论，偏向复杂科学

• England J L. Statistical physics of self-replication[J]. The Journal of chemical physics, 2013, 139(12): 09B623_1.https://arxiv.org/abs/1209.1179 (自复制过程中的最小熵产生的定量分析)
• England J L. Dissipative adaptation in driven self-assembly[J]. Nature nanotechnology, 2015, 10(11): 919-923.
  https://www.englandlab.com/uploads/7/8/0/3/7803054/nnano.2015.250__1_.pdf
• Holland J H. Signals and boundaries: Building blocks for complex adaptive systems[M]. Mit Press, 2012.
  https://books.google.com/books?hl=zh-CN&lr=&id=jUy9AAAAQBAJ&oi=fnd&pg=PR5&dq=Signals+and+boundaries:+Building+blocks+for+complex+adaptive+systems.+&ots=yasc03fBh2&sig=4nkwnzA1QoX2uwf7xF6w2J4KesA
• Holland J H. Hidden order: How adaptation builds complexity[M]. Addison Wesley Longman Publishing Co., Inc., 1996.
  https://dl.acm.org/doi/abs/10.5555/225764

生命的涌现及与主体涌现的区别，偏向科学哲学

• Boogerd F C, Bruggeman F J, Richardson R C, et al. Emergence and its place in nature: A case study of biochemical networks[J]. Synthese, 2005, 145(1): 131-164.
  https://link.springer.com/article/10.1007/s11229-004-4421-9（突现/涌现概念面临根本困难，这篇论文利用systems biology的研究成果，展示了突现的可能性）
• Brian P. Mclaughlin.“The Rise and Fall of British Emergentism”, In Ansgar Beckermann, H. Flohr & Jaegwon Kim (eds.),Emergence or Reduction?: Essays on the Prospects of Nonreductive Physicalism. W. De Gruyter. pp. 49-93 (1992) DOI: 10.1515/9783110870084.49（对早期突现理论的综述）
  https://philpapers.org/rec/MCLTRA-4
• Bedau M A. Is weak emergence just in the mind?[J]. Minds and Machines, 2008, 18(4): 443-459. DOI: 10.1007/s11023-008-9122-6（使用不可压缩的计算性来定义突现）
  https://link.springer.com/article/10.1007/s11023-008-9122-6

生命起源的研究前沿，偏向生物学

• Preiner M, Asche S, Becker S, et al. The future of origin of life research: bridging decades-old divisions[J]. Life, 2020, 10(3): 20.
  https://www.mdpi.com/2075-1729/10/3/20 详细综述了生命起源领域的各个方面，包括实验、理论、模拟等

自复制自动机理论

• 冯·诺依曼《自复制自动机》翻译：东方和尚，点评：张江。见《自指机器的奥秘》等文

人工生命的假说和模型，偏向计算机科学

• Chan B W C. Lenia-biology of artificial life[J]. arXiv preprint arXiv:1812.05433, 2018.
  https://arxiv.org/abs/1812.05433
• Gershenson C, Trianni V, Werfel J, et al. Self-organization and artificial life[J]. Artificial Life, 2020, 26(3): 391-408.
  https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/9204917/
• Lehman J, Clune J, Misevic D, et al. The surprising creativity of digital evolution: A collection of anecdotes from the evolutionary computation and artificial life research communities[J]. Artificial life, 2020, 26(2): 274-306.
  https://doi.org/10.1162/artl_a_00319

第二季：结构——自指与自生成结构的定性理论

第二季是本系列读书会的重点部分。我们将从以自催化集理论为主的循环理论切入生命起源和生命本质结构，介绍相关理论以及目前在生物化学、合成生物学的最新进展。也会再次关注自创生、超循环、化学子等理论模型，通过它们重新审视自指与层次涌现之间的关系。由于自创生理论与自复制自动机一样，也是一个同时讨论生命和意识的理论模型，我们还将以此为基础切入一些目前比较主流的讨论自我意识和智能的研究进路。

需要强调的是，与冯·诺依曼同时代的罗伯特罗森，在上世纪50年代从范畴论角度发展的“关系生物学”，是自创生理论的重要灵感。重新发现和挖掘罗森的思想，理解（M,R）-system的结构，并跟踪其当代发展前沿，是本季讨论的其中一个重点内容。尤其是，我们是否能够进一步应用范畴论、因果涌现等学科的重要进展作为工具，更深入地理解重新并刻画自指和层次涌现之间的关系？

自指与自催化

Kauffman，Ganti与Formose Reaction，偏向系统生物学

• Kauffman S A. The origins of order: Self-organization and selection in evolution[M]. Oxford University Press, USA, 1993.
  https://scholar.google.com/citations?view_op=view_citation&hl=zh-CN&user=yoPM0F8AAAAJ&citation_for_view=yoPM0F8AAAAJ:AXPGKjj_ei8C
• Kauffman S, Kauffman S A. At home in the universe: The search for laws of self-organization and complexity[M]. Oxford University Press, USA, 1995.
  https://scholar.google.com/citations?view_op=view_citation&hl=zh-CN&user=yoPM0F8AAAAJ&citation_for_view=yoPM0F8AAAAJ:9vf0nzSNQJEC

RAF与COT理论，偏向生物数学

• RAF理论（自我复制网络），比较新的总结性文章
  Hordijk W, Steel M. Chasing the tail: The emergence of autocatalytic networks[J]. Biosystems, 2017, 152: 1-10.
  https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S030326471630274X
• COT的完整理论文章
  Dittrich P, Di Fenizio P S. Chemical organisation theory[J]. Bulletin of mathematical biology, 2007, 69(4): 1199-1231.
  https://link.springer.com/article/10.1007/s11538-006-9130-8

生命的本质：哲学与科学（Deacon理论），偏向科学哲学

• 1）从康德到目的论的自然化
• 当代生物学与生物学哲学的经典文集
• Bedau M A, Cleland C E. The Nature of Life[M]. Cambridge University Press, 2018.
• Ernst Mayr关于生物学目的论的经典论文
  Ernst Mayr. Teleological and teleonomic, a new analysis[M]//Methodological and historical essays in the natural and social sciences. Springer, Dordrecht, 1974: 91-117.
  https://doi.org/10.1007/978-94-010-2128-9_6.
• 对康德内在目的论的自然主义理解
  Weber A, Varela F J. Life after Kant: Natural purposes and the autopoietic foundations of biological individuality[J]. Phenomenology and the cognitive sciences, 2002, 1(2): 97-125.
  https://link.springer.com/article/10.1023/A:1020368120174
• 2）目的动力学与自生成
• 自生成模型及其与Chemoton、protocell、AL的比较
  Deacon T W. Reciprocal linkage between self-organizing processes is sufficient for self-reproduction and evolvability[J]. Biological Theory, 2006, 1(2): 136-149.
  https://link.springer.com/article/10.1162/biot.2006.1.2.136
• 系统论述目的动力学与自生胞（autogen）
  Peterson G R. Terrence Deacon, Incomplete Nature: How Mind Emerged from Matter .New York: WW Norton, 264-325. 2012 (提供中译文)
  https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/14746700.2013.836898
• 提供了区别目的动力学与热力学和自组织的标准，并讨论了三种动力学形式的层次依赖关系。
  Terrence Deacon. Teleodynamics: Specifying the dynamical principles of intrinsically end-directed processes. Proceedings of IAISAE, International Conference on Thermodynamics 2.0, June 22-24, 2020. Worcester, MA, USA. ICT2.0: 2020-W1xx. （领读人提供）

生命的化学起源与自催化理论进展，偏向生物化学

• Preiner M, Asche S, Becker S, et al. The future of origin of life research: bridging decades-old divisions[J]. Life, 2020, 10(3): 20.
  https://www.mdpi.com/2075-1729/10/3/20

自指与自创生

（M,R）-system与自创生的比较研究，偏向数学与科哲

• 1）.自创生：
• Varela F, Maturana H. Autopoiesis and Cognition: The realization of the Living[J]. 1980. （阅读章节：全文快速浏览，获得整体印象
  https://philpapers.org/rec/MATAAC-3
• Thompson E. Life and mind: From autopoiesis to neurophenomenology. A tribute to Francisco Varela[J]. Phenomenology and the cognitive Sciences, 2004, 3(4): 381-398.
  https://doi.org/10.1023/B:PHEN.0000048936.73339.dd
• 中译：《生命中的心智：生物学、现象学和心智科学》. (2013). 李恒威, 李恒熙, 徐燕译. 杭州: 浙江大学出版社）（阅读章节：第5章“自创生：生命的组织”；6.2. “自创生与目的论”；8.5. “生物学的自然主义”）
  https://book.douban.com/subject/25660918/
• Varela F. Principles of biological autonomy[J]. 1979.
  （阅读章节：全文快速浏览，获得整体印象）
  https://philpapers.org/rec/VARPOB

• 2）.（M,R）系统
• Rosen R. A relational theory of biological systems[J]. The bulletin of mathematical biophysics, 1958, 20(3): 245-260.
• Doi: 10.1007/BF02478302https://link.springer.com/article/10.1007%2FBF02478302
• Rosen R. Life itself: a comprehensive inquiry into the nature, origin, and fabrication of life[M]. Columbia University Press, 1991.（阅读章节：全文快速浏览，获得整体印象）
  https://books.google.com/books?hl=zh-CN&lr=&id=DR8L4snDnkIC&oi=fnd&pg=PR11&dq=+Life+itself:+A+comprehensive+inquiry+into+the+nature,+origin,+and+fabrication+of+life.+New+York,+NY:+Columbia+University+Press.&ots=jMDdPg_i22&sig=ieQA47VrRHigaj7PHVDG_dg1stE

• 3）.自创生与（M, R）系统比较研究：
• Cornish-Bowden A, Cárdenas M L. Contrasting theories of life: historical context, current theories. In search of an ideal theory[J]. Biosystems, 2020, 188: 104063.
  https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0303264719302151
• Letelier J C, Cárdenas M L, Cornish-Bowden A. From L'Homme Machine to metabolic closure: steps towards understanding life[J]. Journal of Theoretical Biology, 2011, 286: 100-113.
  https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022519311003389
• Letelier J C, Marın G, Mpodozis J. Autopoietic and (M, R) systems[J]. Journal of theoretical biology, 2003, 222(2): 261-272.
  https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022519303000341
• Cárdenas M L, Letelier J C, Gutierrez C, et al. Closure to efficient causation, computability and artificial life[J]. Journal of Theoretical Biology, 2010, 263(1): 79-92.
  https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022519309005360（注：关于技巧讨论，可集中参见第4篇）

超循环动力学，偏向生物物理

• Eigen M, Schuster P. The hypercycle[J]. Naturwissenschaften, 1978, 65(1): 7-41.
  https://link.springer.com/article/10.1007/BF00420631

第三代系统论，偏向科哲

• 河本英夫《第三代系统论: 自生系统论》https://book.douban.com/subject/27102835/
  H.Louie 和 Nomura对Rosen理论的发展，偏向科哲
• Nomura T. Formal description of autopoiesis for analytic models of life and social systems[C]//Proc. 8th Int. Conf. Artificial Life (ALIFE VIII). 2002: 15-18.
  https://dl.acm.org/doi/10.5555/860295.860299

符号学、符号动力学与自我意识，偏向数学

• 侯世达：GEB、心我论、我是个怪圈
  https://book.douban.com/subject/30335756/
• 皮尔斯：论符号
  https://book.douban.com/subject/26220450/
• 威利：符号自我
  https://book.douban.com/subject/6790636/
• 郝柏林：实用符号动力学与混沌 Applied Symbolic Dynamics and Chaos
  https://book.douban.com/subject/26678718/
• Cariani P. The semiotics of cybernetic percept-action systems[J]. International Journal of Signs and Semiotic Systems (IJSSS), 2011, 1(1): 1-17.
  https://www.igi-global.com/article/semiotics-cybernetic-percept-action-systems/52600
• Cariani P. Symbols and dynamics in the brain[J]. Biosystems, 2001, 60(1-3): 59-83.
  https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0303264701001083
• Tani J. Exploring robotic minds: actions, symbols, and consciousness as self-organizing dynamic phenomena[M]. Oxford University Press, 2016.
  https://books.google.com/books?hl=zh-CN&lr=&id=NtooDQAAQBAJ&oi=fnd&pg=PP1&dq=Exploring+Robotic+Minds:+Actions,+Symbols,+and+Consciousness+as+Self-Organizing+Dynamic+Phenomena&ots=Xj2DuNU1ZB&sig=pyyBCqAca_1-sYmBgeOTXeJS5qE

预测编码视角下的意识假说及其应用初探，偏向计算机科学

• Safron A. An Integrated World Modeling Theory (IWMT) of consciousness: combining integrated information and global neuronal workspace theories with the free energy principle and active inference framework; Toward solving the hard problem and characterizing agentic causation[J]. Frontiers in artificial intelligence, 2020, 3: 30.
  https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frai.2020.00030/full
• Safron A. Integrated world modeling theory (IWMT) revisited[J]. 2019.
  https://psyarxiv.com/kjngh/download?format=pdf
• Friston K. The free-energy principle: a unified brain theory?[J]. Nature reviews neuroscience, 2010, 11(2): 127-138.
  https://www.nature.com/articles/nrn2787/boxes/bx1
• Dehaene S, Changeux J P, Naccache L. The global neuronal workspace model of conscious access: from neuronal architectures to clinical applications[J]. Characterizing consciousness: From cognition to the clinic?, 2011: 55-84.
  https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-642-18015-6_4
• Friston K. Am I self-conscious?(Or does self-organization entail self-consciousness?)[J]. Frontiers in psychology, 2018, 9: 579.
  https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpsyg.2018.00579/full?utm_source=F-AAE&utm_medium=EMLF&utm_campaign=MRK_624802_69_Psycho_20180503_arts_A
• Kanai R, Chang A, Yu Y, et al. Information generation as a functional basis of consciousness[J]. Neuroscience of consciousness, 2019, 2019(1): niz016.
  https://academic.oup.com/nc/article-pdf/doi/10.1093/nc/niz016/31162573/niz016.pdf
• Manjaly Z M, Iglesias S. A computational theory of mindfulness based cognitive therapy from the “bayesian brain” perspective[J]. Frontiers in Psychiatry, 2020, 11: 404.
  https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpsyt.2020.00404/full
• Demekas D, Parr T, Friston K J. An investigation of the free energy principle for emotion recognition[J]. Frontiers in computational neuroscience, 2020, 14: 30.
  https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fncom.2020.00030/full

哥德尔机与哥德尔定理的范畴论证明，偏向数理逻辑

• Schmidhuber J. Gödel machines: Towards a technical justification of consciousness[M]//Adaptive Agents and Multi-Agent Systems II. Springer, Berlin, Heidelberg, 2004: 1-23.
  https://doi.org/10.1007/978-3-540-32274-0_1
• Steunebrink B R, Schmidhuber J Ã. Towards an actual gödel machine implementation: A lesson in self-reflective systems[M]//Theoretical Foundations of Artificial General Intelligence. Atlantis Press, Paris, 2012: 173-195.
  https://people.idsia.ch//~juergen/selfreflection.pdf
• F William Lawvere: Diagonal arguments and cartesian closed categories. In: Category theory, homology theory and their applications II, 1969. Reprints in Theory and Applications of Categories, No. 15, 2006, pp. 1–13.
  http://emis.matem.unam.mx/journals/TAC/reprints/articles/15/tr15.pdf
• Yanofsky N S. A universal approach to self-referential paradoxes, incompleteness and fixed points[J]. Bulletin of Symbolic Logic, 2003, 9(3): 362-386.
  https://www.cambridge.org/core/journals/bulletin-of-symbolic-logic/article/universal-approach-to-selfreferential-paradoxes-incompleteness-and-fixed-points/9C490EC9520C0C96AEEF06E59BFD428B
• Frumin, Massas: Diagonal arguments and Lawvere's theorem
  https://groupoid.moe/pdf/diagonal_argument.pdf

自我意识机的构造与相关思考，偏向计算机-生物

• Marcolli M. Topological Model of Neural Information Networks[C]//International Conference on Geometric Science of Information. Springer, Cham, 2021: 623-633.
  http://www.its.caltech.edu/~matilde/TopModelsNeuralInfoNets.pdf
• 工程实现：Selfx: a self explorer
  https://doi.org/10.5281/zenodo.5196181

第三季：计算——对涌现与自生成结构的定量刻画

第三季将是本系列中比较艰深的一部分，也能够希望产生关键可行的研究落点。

现代科学本身的逻辑中，即暗含着从定性到定量转换的过程。可以说，复杂科学的发展过程，尤其是基于数据和网络的发展角度，也是对系统从定性观察到定量刻画的认识过程。因此，多层次复杂活系统的结构描述、刻画与复杂性度量便是本季关心的核心问题。

复杂系统定量刻画的第一个问题是由结构和新层次形成引发的基本测度的非线性增长，即所谓“复杂性爆炸”使原有度量工具及度量单位失效的问题。这使得主体不得不将“观察视角”转移到新的层次，从而产生“涌现”的观察结果。从这个角度说，复杂系统的认识问题，根本上是复杂系统结构的认识和刻画问题。例如网络科学中，新近引入的“超图”方法，既是一种从层次结构的角度统一系统度量的尝试。随着科学发现的发展逻辑，人类对复杂系统的度量视角从基于热力学的熵转移到信息熵，从基于数量的测度转移到基于概率的测度。本季中我们将一起学习和探讨复杂性度量的主流视角和研究工具，并尝试探讨基于”自生成结构“的复杂性刻画的可能性。

复杂性度量——涌现和层级的度量

生物进化中的降维现象，偏向生物物理

• Furusawa C, Kaneko K. Formation of dominant mode by evolution in biological systems[J]. Physical Review E, 2018, 97(4): 042410.
  https://journals.aps.org/pre/abstract/10.1103/PhysRevE.97.042410
• Sakata A, Kaneko K. Dimensional reduction in evolving spin-glass model: correlation of phenotypic responses to environmental and mutational changes[J]. Physical Review Letters, 2020, 124(21): 218101.
  https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.124.218101
• Sato T U, Kaneko K. Evolutionary dimension reduction in phenotypic space[J]. Physical Review Research, 2020, 2(1): 013197.
  https://journals.aps.org/prresearch/abstract/10.1103/PhysRevResearch.2.013197
• Tang Q Y, Hatakeyama T S, Kaneko K. Functional sensitivity and mutational robustness of proteins[J]. Physical Review Research, 2020, 2(3): 033452.
  https://journals.aps.org/prresearch/abstract/10.1103/PhysRevResearch.2.033452
• Tang Q Y, Kaneko K. Dynamics-Evolution Correspondence in Protein Structures[J]. Physical Review Letters, 2021, 127(9): 098103.
  https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.127.098103

蔡汀《证明达尔文》，偏向数学

• 蔡汀《证明达尔文》    
  https://book.douban.com/subject/26282599/

Rosen《有效过程与自然法则》，偏向数学

• Rosen 1988 - Effective process and natural law
  https://www.researchgate.net/publication/234782458_Effective_Processes_and_Natural_Law

Kaneko 的自指模型-与涌现，偏向生物物理

• Naoto Kataoka and Kunihiko Kaneko. Functional Dynamics. I: Articulation Process[J]. Physica D: Nonlinear Phenomena, 2000,138(3-4): 225–50.
  https://doi.org/10.1016/S0167-2789(99)00230-4.
• Naoto Kataoka and Kunihiko Kaneko. Functional Dynamics: II: Syntactic Structure[J]. Physica D: Nonlinear Phenomena, 2001,149(3): 174–196.
  https://doi.org/10.1016/S0167-2789(00)00203-7.

SaraWalker 元胞自动机的自指动力学模型，偏向生物物理

• Sara Imari Walker. Evolutionary Transitions and Top-Down Causation[A]. Proceedings of the ALIFE 2012: The Thirteenth International Conference on the Synthesis and Simulation of Living Systems[C]. East Lansing, Michigan: ASME, 2012, 283-290.
  https://direct.mit.edu/isal/proceedings/alife2012/24/283/98663

复杂性测量的新理论，偏向生物数学

• 度量复杂性的一个新理论（应用于化学分子等）
  Liu Y, Mathis C, Bajczyk M D, et al. Exploring and mapping chemical space with molecular assembly trees[J]. Science advances, 2021, 7(39): eabj2465.
  https://chemrxiv.org/engage/chemrxiv/article-details/60c75885ee301ce974c7b74e

自相似、重整化与自指动力学，偏向复杂科学

韦斯特《规模》

• E. P. Hoel, L. Albantakis, and G. Tononi. Quantifying Causal Emergence Shows That Macro Can Beat Microh[A]. Proceedings of the National Academy of Sciences[C], 2013, 110(49): 19790–19795.
  https://doi.org/10.1073/pnas.1314922110
• Li S H, Wang L. Neural network renormalization group[J]. Physical review letters, 2018, 121(26): 260601.
  https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.121.260601.
• Tononi G, Boly M, Massimini M, et al. Integrated information theory: from consciousness to its physical substrate[J]. Nature Reviews Neuroscience, 2016, 17(7): 450-461.
  https://doi.org/10.1038/nrn.2016.44.
• Sara Imari Walker. Evolutionary Transitions and Top-Down Causation[A]. Proceedings of the ALIFE 2012: The Thirteenth International Conference on the Synthesis and Simulation of Living Systems[C]. East Lansing, Michigan: ASME, 2012, 283-290.
  https://doi.org/10.1162/978-0-262-31050-5-ch038
• 侯世达：哥德尔、艾舍尔、巴赫——集异璧之大成[M].《哥德尔、艾舍尔、巴赫——集异璧之大成》翻译组，译. 商务印书馆, 1996.
  https://book.douban.com/subject/1291204/
• Moloney N R. Complexity and criticality[M]. Imperial College Press, 2005.
  https://doi.org/10.1142/p365

6. 关于主办方和集智俱乐部读书会

主办方：集智俱乐部

协办方：集智学园

集智俱乐部成立于 2003 年，是一个从事学术研究、享受科学乐趣的探索者的团体，也是国内最早的研究人工智能、复杂系统的科学社区。它倡导以平等开放的态度、科学实证的精神，进行跨学科的研究与交流，力图搭建一个中国的 “没有围墙的研究所”。

集智学园成立于2016年，是集智俱乐部孕育的创业团队。集智学园致力于传播复杂性科学、人工智能等前沿知识和新兴技术，促进、推动复杂科学领域的知识探索与生态构建。

集智俱乐部读书会是面向广大科研工作者的系列论文研读活动，其目的是共同深入学习探讨某个科学议题，了解前沿进展，激发科研灵感，促进科研合作，降低科研门槛。

读书会活动始于 2008 年，至今已经有 40 余个主题，内容涵盖复杂系统、人工智能、脑与意识、生命科学、因果科学、计算社会科学等。凝聚了众多优秀科研工作者，促进了科研合作发表论文，孵化了许多科研产品。如：2013 年的“深度学习”读书会孕育了彩云天气 APP，2015 年的“集体注意力流”读书会产生了众包书籍《走近2050》等。

点击“阅读原文”，即可报名读书会