1、进化计算：从自然到计算的奇妙之旅

进化计算：从自然到计算的奇妙之旅

1. 进化的工作机制

在西澳大利亚，有一个名为鲨鱼湾的世界遗产地。这里的贝壳海滩满是白色小蛤蜊，120 公里长的雪白海滩与蓝色大海相互映衬，美不胜收。而在鲨鱼湾的哈梅林池，能看到世界上最古老的生物——叠层石，它从 27 亿年前就已存在。叠层石是蓝藻化石，呈层状结构，至今仍以每年约 0.3 毫米的速度缓慢生长。在寒武纪时期，它们曾遍布全球，如今地球上仅存于两个地方。

叠层石所在的哈梅林池海水盐度约为正常水平的两倍，没有海藻生长，也没有掠食性生物进化，这使得叠层石得以存活。蓝藻含有叶绿素 a 的叶绿体，能利用阳光进行光合作用，将二氧化碳和水合成有机物质并释放氧气。22 亿至 19 亿年前地球上大量氧气的释放，正是光合作用产生的废物。

从进化角度看，原本稀缺的氧气开始增加，生命元素发生了变化。氧气具有高活性和活力，但同时也有高氧化能力和毒性，于是出现了能抵抗并利用氧气的好氧细菌，进化从此开始加速。可以说，叠层石产生的氧气泡是进化的动力，一切可能都从这里开始。

查尔斯·达尔文认为生物群体具有以下特征：
- 生物群体都会以爆炸式的方式繁衍后代。
- 事实上，所有动植物群体都具有变异特征。
- 那些最能适应环境的生物才能生存下来。

如今，变异被称为基因重组（交叉或突变）。“以爆炸式的方式繁衍后代”这一特征基于托马斯·罗伯特·马尔萨斯在《人口原理》中提出的“如果人口不受限制，将呈指数增长，而生命资源只能呈算术增长”的原理。达尔文通过阅读这本书得出了进化论。如果这些特征中的适应性特征在一定程度上能够遗传，那么这些有利特征就会传递给下一代。

加拉帕戈斯群岛因达尔文在此提出进化