軟件“生命”系統(tǒng)進(jìn)化論——軟件以負(fù)熵為生


長(zhǎng)頸鹿的脖子是怎樣變長(zhǎng)的栖袋?


看到這樣一個(gè)問題,覺得很有啟發(fā)正蛙,這里引用分享給大家:

進(jìn)化論


查爾斯·達(dá)爾文(1809—1882)督弓,英國(guó)生物學(xué)家、博物學(xué)家乒验,進(jìn)化論的奠基人愚隧,早期以地質(zhì)學(xué)研究而聞名, 而后又在動(dòng)植物和地質(zhì)方面進(jìn)行了大量的觀察和采集,猜測(cè)所有生物物種是由少數(shù)共同祖先锻全,經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的自然選擇過程后演化而成狂塘。

達(dá)爾文指出,人類是生物進(jìn)化過程中的偶然產(chǎn)物鳄厌,大自然的產(chǎn)物荞胡。

今天的一切生物都是人類的親屬,人類與其他生物特別是與類人猿并無本質(zhì)的區(qū)別了嚎,我們認(rèn)為人類特有的屬性——例如智力泪漂、道德觀等精神因素——都可在其他動(dòng)物中找到雛形,也必定有其自然的起源歪泳。

20世紀(jì)20~30年代首先由R.A.費(fèi)希爾萝勤、S.賴特和J.B.S.霍爾丹等人將生物統(tǒng)計(jì)學(xué)與孟德爾的顆粒遺傳理論相結(jié)合,重新解釋了達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說夹囚,形成了群體遺傳學(xué)纵刘。


什么是意義邀窃?生命的意義荸哟?

這就是意義,最高層的意義瞬捕,比樂趣的意義層次要高鞍历。要維持這種意義,低熵體就必須存在和延續(xù)肪虎×涌常——《三體》

人類生命系統(tǒng),從最早的宇宙大爆炸開始到地球的形成扇救,從單細(xì)胞動(dòng)物到哺乳動(dòng)物刑枝,整個(gè)生命體系的演化過程就是一個(gè)熵減的過程香嗓。至于為什么會(huì)有生命,這真的是一個(gè)謎装畅。



軟件系統(tǒng)是不斷迭代演化變得優(yōu)秀靠娱,還是突變一下子變得優(yōu)秀?

軟件大進(jìn)化掠兄、小進(jìn)化像云、軟件種群與分類、軟件生態(tài)系統(tǒng)的進(jìn)化蚂夕、軟件基因及基因組的進(jìn)化迅诬、軟件基元的進(jìn)化、軟件機(jī)體器官的進(jìn)化婿牍、軟件工具酶和智幻體........《軟件演化過程與進(jìn)化論》


1962年侈贷,詹姆斯·沃森、弗朗西斯·克里克和莫里斯·威爾金斯因發(fā)現(xiàn)脫氧核糖核酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)及其堿基配對(duì)模式而獲得諾貝爾獎(jiǎng)等脂。隨著沃森和克里克在1953年發(fā)現(xiàn)了脫氧核糖核酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)铐维,揭示了脫氧核糖核酸的雙螺旋結(jié)構(gòu)和該結(jié)構(gòu)中堿基的排列。該結(jié)構(gòu)由兩條借助氫鍵相互連接的脫氧核糖核酸鏈組成慎菲,并以螺旋方式排列嫁蛇。它顯示了四個(gè)獨(dú)特的核堿基的存在,它們?cè)陔S機(jī)序列中的排列導(dǎo)致了生物體遺傳密碼的形成露该。

生命系統(tǒng)基于DNA的AGCT堿基互補(bǔ)配對(duì)原則進(jìn)行突變演化睬棚。

軟件系統(tǒng)也是一個(gè)“生命”系統(tǒng)。我們?cè)鯓訕?gòu)建可持續(xù)發(fā)展的軟件系統(tǒng)呢解幼?

那就是:“基于原則的架構(gòu)”抑党。

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)化史

現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有三個(gè)主要子系統(tǒng):硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)和通信系統(tǒng)撵摆。

這三個(gè)要素已經(jīng)被從一開始就以緊密耦合的方式發(fā)展底靠。盡管計(jì)算技術(shù)的革命只有幾十年的歷史,許多重要的革命已經(jīng)發(fā)生特铝。在軟件系統(tǒng)方面暑中,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的演化可分為以下幾個(gè)方面周期:

1. 從20世紀(jì)40年代末到60年代中期

只提供有限的計(jì)算能力;通信不是計(jì)算機(jī)的一部分鲫剿;軟件系統(tǒng)大多是面向批量的鳄逾,定制設(shè)計(jì)的

具體應(yīng)用。

2.從20世紀(jì)60年代中期到70年代末

硬件取得重大進(jìn)展灵莲;通信仍然不是計(jì)算機(jī)的主要部分雕凹。軟件系統(tǒng)也經(jīng)歷了重大發(fā)展,包括進(jìn)程、并發(fā)枚抵、多用戶系統(tǒng)线欲、實(shí)時(shí)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)等。更重要的是人們開始“生產(chǎn)軟件”汽摹,軟件開始成為為在多學(xué)科中廣泛分布而開發(fā)的市場(chǎng)询筏。

3.從20世紀(jì)70年代中期到80年代末

硬件進(jìn)一步發(fā)展。芯片集成和處理方面取得重大進(jìn)展竖慧。速度嫌套、通信成為計(jì)算的重要組成部分。軟件開發(fā)人員面臨著沉重的壓力圾旨。個(gè)人電腦(PC)與全球互聯(lián)網(wǎng)普遍流行踱讨。

4.從20世紀(jì)90年代初到現(xiàn)在,硬件和通信系統(tǒng)不斷發(fā)展砍的,軟件發(fā)展沒有顯示出任何放緩的跡象痹筛。面向?qū)ο蠹夹g(shù)促進(jìn)了軟件開發(fā)的發(fā)展。專家系統(tǒng)廓鞠、人工智能軟件帚稠,人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等把人類帶入了大數(shù)據(jù)+算法的時(shí)代。

軟件系統(tǒng)進(jìn)化論

軟件進(jìn)化是一個(gè)連續(xù)不斷進(jìn)行的過程床佳。軟件再造只是一個(gè)單一的改變滋早,但是進(jìn)化可以永遠(yuǎn)持續(xù)下去。




任何計(jì)算系統(tǒng)砌们,包括硬件和軟件系統(tǒng)杆麸,將不可避免地在規(guī)模和功能上增長(zhǎng)。由于這種復(fù)雜性浪感,出現(xiàn)細(xì)微錯(cuò)誤的可能性是更大昔头。此外,其中一些錯(cuò)誤可能會(huì)導(dǎo)致金錢影兽、時(shí)間甚至人命的災(zāi)難性損失揭斧。大型系統(tǒng)是如此復(fù)雜,單一的個(gè)人建立和維護(hù)系統(tǒng)的各個(gè)方面基本是不可能的峻堰。

軟件工程的一個(gè)主要目標(biāo)是構(gòu)建可靠運(yùn)行的系統(tǒng)讹开。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的一種方法是使用形式化方法,數(shù)學(xué)語(yǔ)言茧妒,技術(shù)萧吠,以及指定和驗(yàn)證軟件系統(tǒng)的工具等左冬。

軟件系統(tǒng)的進(jìn)化也同樣遵循著“規(guī)則”桐筏,在這里赵辕,我把它歸納為兩點(diǎn):分層,抽象脱篙。

分層

分層就是解耦僧鲁,內(nèi)聚,屏蔽子系統(tǒng)內(nèi)部復(fù)雜性牧氮。

抽象

抽象就是去粗存精琼腔,去偽存真,直達(dá)問題本質(zhì)踱葛。


簡(jiǎn)單


“很難否認(rèn)的一點(diǎn)是丹莲,所有理論的終極目標(biāo)都應(yīng)該是在對(duì)所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的充分解釋基礎(chǔ)上,使得整個(gè)理論盡可能的簡(jiǎn)單尸诽,包含盡可能少的基本元素甥材。”(愛因斯坦)


愛因斯坦質(zhì)能方程性含,主要用來解釋核變反應(yīng)中的質(zhì)量虧損和計(jì)算高能物理中粒子的能量洲赵。這也導(dǎo)致了德布羅意波和波動(dòng)力學(xué)的誕生。宇宙是物質(zhì)的商蕴,物質(zhì)的質(zhì)量是它自身能量的量度叠萍。質(zhì)量, 是一個(gè)由空間形成的能量場(chǎng)。 廣義相對(duì)論公式绪商,把引力場(chǎng)解釋成時(shí)空的彎曲苛谷。


什么是生命系統(tǒng)的熵?

生命以負(fù)熵為生格郁,軟件向負(fù)熵演化抄腔。

計(jì)算機(jī)程序是一系列指令,在機(jī)器上執(zhí)行理张,產(chǎn)生特定的結(jié)果赫蛇。程序=數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)+算法。

生命的定義:具有能量代謝功能雾叭,能回應(yīng)刺激及進(jìn)行繁殖的開放性系統(tǒng)悟耘。生命來自于能量:能量→植物、微生物织狐、動(dòng)物等暂幼。生命個(gè)體都要經(jīng)歷出生、成長(zhǎng)和死亡移迫。

生命種群則在一代代個(gè)體的更替中旺嬉,依靠基因的隨機(jī)變異不斷地向現(xiàn)實(shí)作趨同演化。

我們通常說一個(gè)技術(shù)的生態(tài)厨埋,跟生命種群邪媳,生態(tài)系統(tǒng)背后的思想其實(shí)是同一個(gè)。

生命是以繁殖為目的,在進(jìn)化和適應(yīng)環(huán)境的過程中熵變雨效。

熵變主要應(yīng)該是面向代謝及調(diào)節(jié)代謝的過程:物質(zhì)的迅涮,能量的,信息的徽龟。

生命體要降低自身的熵值叮姑,但這不總是成功的:有時(shí)因?yàn)樽陨矸€(wěn)態(tài)被破壞,比如衰老据悔,有時(shí)因?yàn)闊o法完全抵抗外界的高熵壓力传透。

生命本質(zhì):過程。

從宏觀角度來說:

一切都是生命极颓,也就是過程旷祸。

過程基本都有三個(gè)階段:發(fā)生、存續(xù)讼昆、消亡托享。

生命的三個(gè)階段實(shí)際上是物質(zhì)從無序轉(zhuǎn)變?yōu)橛行蜃罱K又歸于無序的過程。

其中的參與者是物質(zhì)和能量(實(shí)際上都是能量)浸赫,變化的是物質(zhì)的結(jié)構(gòu)(因?yàn)槲镔|(zhì)是運(yùn)動(dòng)的)闰围。

原圖:https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/eb/Timeline_evolution_of_life.svg


基因突變(genic mutation)

基因組DNA分子發(fā)生的突然的、可遺傳的變異現(xiàn)象(gene mutation)我們叫做“基因突變”既峡。

從分子水平上看羡榴,基因突變是指基因在結(jié)構(gòu)上發(fā)生堿基對(duì)組成或排列順序的改變。

基因雖然十分穩(wěn)定运敢,能在細(xì)胞分裂時(shí)精確地復(fù)制自己校仑,但這種穩(wěn)定性是相對(duì)的。在一定的條件下基因也可以從原來的存在形式突然改變成另一種新的存在形式传惠,就是在一個(gè)位點(diǎn)上迄沫,突然出現(xiàn)了一個(gè)新基因,代替了原有基因卦方,這個(gè)基因叫做突變基因羊瘩。于是后代的表現(xiàn)中也就突然地出現(xiàn)祖先從未有的新性狀。

不論是真核生物還是原核生物的突變盼砍,也不論是什么類型的突變尘吗,都具有:隨機(jī)性、低頻性和可逆性等共同的特性浇坐。


突變是生物進(jìn)化的源動(dòng)力睬捶,沒有突變就沒有現(xiàn)代生物。

根據(jù)模擬近刘,生物進(jìn)化中由“有機(jī)物到單細(xì)胞原核生物”和由“簡(jiǎn)單的多細(xì)胞生物到復(fù)雜的進(jìn)行了細(xì)胞分化的多細(xì)胞生物”兩個(gè)瓶頸難以被突破擒贸。

基因的突變產(chǎn)生新的基因臀晃,進(jìn)而產(chǎn)生新的性狀,。如果這個(gè)性狀更加適應(yīng)環(huán)境酗宋,這個(gè)生物就會(huì)在這個(gè)環(huán)境中活得更有優(yōu)勢(shì)积仗,它也就越容易活下來, 最終這類生物會(huì)越來越多疆拘,逐漸占據(jù)種群中的大多數(shù)蜕猫,這時(shí)這種生物就得到了進(jìn)化,人類的進(jìn)化過程也是如此哎迄。

所以回右,回到本文開頭的問題,長(zhǎng)頸鹿的脖子為什么是長(zhǎng)的漱挚?

A:越用越長(zhǎng)

B:突然變長(zhǎng)

答案:B

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