24、从自然发育过程汲取灵感：遗传编程新视角

从自然发育过程汲取灵感：遗传编程新视角

1. 自然发育的启示

在探索人工进化系统时，我们可以从自然的发育过程中获得诸多启示。自然面临着信息困境，即如何用极少的基因来指导生物体的发育。以下是自然给出的解决方案：
- 环境复杂性的引导 ：将环境的复杂性（信息、能量、物质、规律、相互作用、动态变化和边界条件）融入到发育中的表型。生物体的复杂性主要源于外部环境，而非基因型，基因型主要起到指导组装的作用。
- 稳态而非静态平衡 ：生物体（无论是成熟的还是处于发育阶段的）的稳定性是一种稳态，而非静态平衡。它处于不断生长和死亡的状态以维持自身，这是一个开放系统，能量和熵的考虑至关重要，同时也能更好地响应环境。
- 开放式进化 ：发育是一个建设性的过程，允许开放式进化，因为复杂性的层次可以相互叠加，有可能产生更大的复杂性。
- 递归性 ：发育具有内在的递归倾向（如L - 系统），这使得层次结构的构建变得自然。
- 细胞间的通信 ：发育通过细胞间的通信实现，是一个细胞的社会系统。更广泛地说，有许多组合子系统相互作用，形成通信网络。
- 适时的适应性测试 ：表型生物的适应性测试总是适时的，个体不会被完全测试，多功能性很重要。适时的适应性测试，如今天测试代谢效率，明天测试适应能力，有助于生物体的发展。

时间是发育中最重要的方面，它在生物发育中形成了一个四维空间。时间和动态变化是实时环境中生存的关键，在发育中也起着重要作用。不同的时间尺度（