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天下文化首頁 主題 機器人能產生後代嗎?
科學自然

發表日期

2016.07.21
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愛因斯坦的辦公室給了誰?
愛因斯坦用相對論,為人類敲開另一扇認識世界的窗。這位物理大師告別人世時,除了留下無限惆悵,也遺下曾經...
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機器人能產生後代嗎?


機器自我複製

1948年6月,馮諾伊曼的電機工程師同事正在校園對街打造一部有血有肉的電腦,馮氏則忙著在普林斯頓主講三場自我複製機器的專題(呈現的正是一齣由數學天才撰寫的狂想劇,劇情的基本要素完整無缺:他的手下在實驗室內裝配一部電腦,瘋狂的科學家則怒髮衝冠,正籌畫駭人的自體繁殖怪物大競賽,並準備接管這個星球。當然,沒那麼可怕⋯⋯不過另一方面,在馮諾伊曼系列演講過後不久,另一位數學家提普勒又有了新版的馮氏外星機械獸蹂躪銀河系的故事)。

在普林斯頓演講後,馮諾伊曼又到別處做了一系列的補充演講,他決定將這些發明寫下來,可惜壯志未酬身先死,只完成部分,未及把完整理論公諸於世。後來,曾參與過ENIAC和I.A.S.號電腦的勃克斯,將馮氏在自動機的研究成果彙整編輯成冊,命名為《自我複製的自動機理論》(Theory of Self-ReproducingAutomata)。這部書公認是馮氏最出色、最具原創力的科學成就。自動機理論結合了馮氏畢生的經驗:邏輯、計算機和神經生理學,並且展示了如何用簡單的機械,來達成生命繁衍的基本性質。

馮諾伊曼發明的自我複製機器,不是真實世界的產物,而是抽象化、理想化、概念化,僅存於想像或紙上作業的科幻小說。然而這些抽象想法卻包含了機械自我複製的基本藍圖。

他說:「『無中生有,有何難哉?』我們對這樣的陳述必須小心謹慎。」當我們思考機器複製時,必須聯想到動物、植物和個別細胞是如何繁衍後代的,並不是巧婦作無米炊,而是充分利用周遭的素材。同樣的,機器也是這樣,必須有不虞匱乏的零件供應。

「試想,」馮氏說:「在一個大容器內,漂浮著取之不盡,用之不竭的零件;那麼就不難想像自動機的工作原理。自動機本身也是漂浮在這樣的環境中,而其主要活動就是拾取零件,組合起來;或者發現聚合的組件,將其拆解。」這個機械零件海,就是與地球「太古渾湯」(primeval soup)相對等的機械版本。

複製機似生物

所有地球上的生物皆發源於這種隨機碰撞的連鎖演化過程,而不是現有某特定動物有什麼命定的、必要的存在理由:如果地球當時的初始狀況不同,或者當初發生了意想不到的突變,那麼今日看到的將是完全不同的物種。馮諾伊曼玩興大發,想要知道任意類型的演化過程,是不是都有一個決定性的機制存在,他要找出自我複製最少需具備哪些法寶,要發展出柏拉圖天空版的創世紀。但是不准用神蹟來解釋,只能用物質與行動來說明。

在高研院的系列講座中,馮諾伊曼強調自我複製機至少須具備八大部門的零組件,四項為腦,四項為肢體。「腦」應由數種器官組成,可以對外界不同的刺激有所反應,比方說,如果有兩個刺激同時發生,例如兩個部門同時將信號傳給某器官,機器本身必須要能夠分辨;因此,還需要有感測器官以辨識同時進來的兩個以上的信息,並加以適當回應。如果自動機(即機器人)同時被各式各樣的刺激轟炸,但只需要對其中一個做出回應即可,那麼它得擁有一個智囊團,可以慧眼識英雄。此外,還需要一種時鐘可以協調各部門的動作。

接下來考慮它的身體。自我複製機器需要有一個阿基米德點(Archimedean point),也就是對於其他部分而言是恆為靜止的東西,稱為剛體或棟梁。將一或多根這種東西組合起來,就形成自動機的支架,類似人類的骨骼。骨骼可以是內藏式的,像人;或者外顯式的,像龍蝦,都無所謂,重要的是必須具備足夠的剛性。

假使機器人要把漂浮在零件海中的兩樣東西組合起來,它就得具備一種熔合器官。同樣的道理,它也需要有工具可以將兩種以上相連結的東西分開,亦即必須具備切割器官。還有,機器人需要有某種東西能使上述器官得以移動,就像動物的「肌肉」。

當然,這種自我複製機制的長相如何,我們無從得知,但是卻很容易想像成如下圖這種造型可愛、令人禁不住想抱抱的自我複製機寶寶。


摘自《愛因斯坦的辦公室給了誰?》

愛因斯坦的辦公室給了誰?

數位編輯整理:林柏安,陳子揚
Photo:Dick Thomas Johnson,CC Licensed.

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