布莱斯·阿吉拉·伊·阿尔卡斯：如果智能从一开始就存在呢？

生命的进化并不需要突变，甚至不需要设计者。只要有随机性的来源和一个支持计算的基质，自复制程序就会自行出现，经历一个急剧的相变，并开始变得复杂。这是 Blaise Agüera y Arcas 在 ALife 2025 上提出的核心实验发现，以及他围绕它构建的理论框架，它改写了关于进化如何运作的标准故事。

演讲及其背景

这是对 Agüera y Arcas 的两本书《什么是生命？》和《什么是智能？》中思想进行的最具技术细节的公开解读。他向 ALife（人工生命）会议社区展示，这是一个沉浸在该领域未解决问题中的听众。他首先引用了 Bedau 等人（2000 年）的论文，该论文列出了人工生命中的 14 个未解决问题，并着手解决其中的几个问题：生命如何从非生命中产生，开放式进化中什么是不可避免的，以及生命与思想、机器和文化之间的关系。

从功能到计算

在开始实验之前，Agüera y Arcas 构建了哲学支架。关键的一步是将功能与计算联系起来。

活力论的争论早已尘埃落定：有机物中没有特殊的“生命力”。但严格的唯物主义留下了一个缺口。是什么区分了生命与非生命？他的答案：功能。一块石头断成两半，你会得到两块石头。一个肾脏断成两半，你就得不到一个能工作的肾脏。功能是生命拥有的，而非生命没有的东西。

艾伦·图灵用图灵机形式化了功能。约翰·冯·诺伊曼更进一步，他问：某物要复制自身需要什么？他的答案（一个通用构造器加上一条磁带加上一个磁带复制器）在 DNA、核糖体和 DNA 聚合酶被发现之前，就纯粹从理论上预测了它们的结构。冯·诺伊曼的深刻见解：通用构造器就是通用图灵机。生命实际上是具身计算。

这里的“具身”意味着一些具体的东西，并且不同于机器人专家使用这个词的方式。它意味着计算的媒介和进行计算的事物之间存在闭合。记忆是原子，而不是抽象符号。一台笔记本电脑不能挤出另一台笔记本电脑；冯·诺伊曼复制器就像一台笔记本电脑，加上一台可以打印另一台笔记本电脑的 3D 打印机。

Agüera y Arcas 沿途标记了三个谬误：

• 萨波尔斯基错误：因为物理学是时间可逆的，并不意味着计算也是。当你用 3 + 5 得到 8 时，你无法从输出中恢复输入。计算本质上是不可逆的，因此认为物理决定论消除了自由意志的论点犯了一个范畴错误。
• 早期维特根斯坦错误：你不能独立于宇宙模型说“鸟类存在”。物理学中没有鸟类，只有在模型中才有。观察和建模是任何关于世界的陈述的先决条件。
• GOFAI 错误：智能不能通过从自给自足的命题中进行严格的逻辑推导来实现。当命题不严密，并且你正在寻找模式而不是证明时，符号 AI 根本无法工作。

BFF 实验：来自随机噪声的生命

实验设置非常简单。取 1,024 条长度为 64 字节的磁带，每条都填充了随机数据。编程语言是 BrainFck 的修改版本（因此称为“BFF”），从八条指令减少到七条，使其具身*：代码和数据共享一条磁带，这意味着程序可以读取和写入自己的指令。

步骤：随机抽取两条磁带，将它们连接起来（128 字节），运行生成的程序，将它们分开，放回去。重复。

经过数百万次的交互，奇迹发生了。复杂的程序出现在这些磁带上。需要付出真正的努力才能进行逆向工程的程序。在功能意义上实际做一些非凡事情的程序。

我们如何知道复制正在发生？人口统计数据使其显而易见：在 8,000 条磁带中，可能有 5,000 条是顶级复制器的相同副本，其背后是一个变体程序的生态系统。

相变是戏剧性的。 一开始，每次交互平均运行约 2 次操作。过渡之后，每次交互运行 1,374 次操作。汤变得非常具有计算性。在 1000 万次交互中绘制，你会看到一个几乎平坦的散点图，然后在大约 600 万次交互时垂直飙升。汤的熵（通过压缩比估计）在同一时刻急剧下降：随机气体变得高度结构化。

“You can see that in the beginning, it’s not very computational. And then a sudden transition takes place. It looks like a phase transition. In fact, it is a phase transition.” 你可以看到，一开始，它不是很具有计算性。然后突然发生转变。它看起来像一个相变。事实上，它就是一个相变。

过渡右侧的物质状态是什么？不是液体，不是固体。它在每个尺度上都有结构。Agüera y Arcas 称之为物质的功能相。它是自异构的（不是分形而是多重分形），唯一合适的名称是：生命。

为什么它在没有突变的情况下也能工作

这是最深刻的难题。标准的进化论需要突变作为新颖性的来源：随机变化，通过选择进行过滤。但是，如果你将 BFF 中的突变率一直降到零，你仍然会得到相同的现象。相同的复杂程序出现。相同的相变发生。

答案是共生。

这个概念可以追溯到康斯坦丁·梅列什科夫斯基，他首先提出线粒体起源于共生事件，以及林恩·马古利斯，她在她 1966 年的里程碑式论文《有丝分裂细胞的起源》中证明了这一点。马古利斯认为共生是所有尺度上进化新颖性的主要引擎，而不仅仅是叶绿体和线粒体。在她的一生中，这种更广泛的说法并没有被广泛接受。

在 BFF 中，共生是这样运作的：即使在最初的随机汤中，也有微小的复制器。一条复制指令意味着至少有一个字节正在被复制到某个地方。这些单字节复制器偶尔会结合在一起，有时它们作为一个整体复制得比单独复制更好。当这种情况发生时，它们开始作为一个单元进行复制。这是一个共生事件。复杂的程序不是来自突变，而是来自较小复制器之间的融合事件。

数学：洛特卡-沃尔泰拉遇上斯莫卢霍夫斯基

Agüera y Arcas 提出了一个数学框架，它统一了种群动态与共生。

种群动态方面遵循广义的洛特卡-沃尔泰拉方程：一个线性繁殖项（对角线，事物自我复制）和一个双线性抑制项（生态位竞争，事物相互覆盖）。这处理了标准的达尔文动态，但它是封闭式的。你从 N 个物种开始，以 N 个物种结束。运行再多的时间也不会产生一个新的物种。

共生方面遵循斯莫卢霍夫斯基凝结方程，最初是为聚合物凝胶化而开发的。单体粘在一起形成二聚体，二聚体与单体合并形成三聚体，依此类推。当粘附速率超线性缩放时，你会得到一个凝胶化相变：一个有限时间的奇点，其中簇发散到无限大小。这正是果冻凝固时发生的情况。

BFF 相变就是一个凝胶化转变。完整的方程有两个项：左边是洛特卡-沃尔泰拉（进化），右边是斯莫卢霍夫斯基（革命）。左边是在固定物种内的逐步优化；右边是事物聚集在一起创造出质的新的东西的时刻。

对合作矩阵的特征值分析揭示了一些优雅的东西：对应于即将进行共生的复制器的子矩阵具有特征性的低秩和合作性。它们在融合之前就已经在一起工作了。当查看雅可比矩阵时，随着树深度限制的放宽，领先的特征值从负（稳定）变为正（不稳定），表明系统即将“爆炸”成凝胶化。

共生是必要的证明

为了证明这不仅仅是相关性，Agüera y Arcas 运行了一个干预实验。对于每次交互，他都会跟踪任何新复制器的祖先树：哪些先前的复制器贡献了源字节。如果祖先树超过了某个深度，比如 24，则交互被阻止，磁带放回汤中。

阻止率很小（千分之一的交互），但效果是完全的：没有发生凝胶化。你需要至少 20 的祖先树深度才能获得复杂的程序。这是一个干净的因果证明，即深度共生祖先是生命般复杂性出现所必需的。

当阻止处于活动状态时，复制器种群遵循逻辑曲线：它们增长并饱和。围绕稳态的波动是相关的（合作者一起振荡）或反相关的（竞争者以相反的方式振荡），正如 R 矩阵的非对角线结构所预测的那样。

自下而上的共生

梅纳德·史密斯和萨特马里的主要进化转变框架确定了生命历史中大约 8-12 个具有里程碑意义的共生事件：真核生物的起源、多细胞性、有性繁殖。Agüera y Arcas 认为这只是冰山一角。共生在每个尺度上持续运作。

来自基因组学的证据：只有 1.5% 的人类基因组编码蛋白质。其余的大部分由转座子和内源性逆转录病毒元件组成，这些病毒的生态就是我们的基因组，它们在其中繁殖并偶尔跳跃物种。四分之一的牛基因组是一个逆转录转座子，它也生活在蜥蜴和蝾螈中。

具有关键功能的内源化病毒的具体例子：在哺乳动物谱系中发现的 Arc 病毒存在于我们的大脑中。在小鼠中敲除它，它们就无法形成新的记忆。哺乳动物的胎盘是由一种融合细胞膜的内源化病毒形成的。

在这种观点中，基因组不是固定的蓝图，而是分形结构：由复制器制成的复制器，由复制器制成的复制器。

生命（和智能）的定义

从所有这些中，Agüera y Arcas 得出了一个定义：

“Life is an embodied autopoietic computation arising and complexifying through symbiogenesis.” 生命是通过共生产生和复杂化的具身自创生计算。

进化中复杂性的箭头来自共生：当 A 和 B 各自具有自我复制能力时，融合产生的实体必须复制 A，复制 B，并且编码两者如何组合在一起。这些额外的比特信息不是来自突变。它们来自事物相互遇到的热随机性，通过共生过程选择性地转化为算法信息。

每次融合事件也会创建一个更并行的计算机。这些并行计算机不仅必须运行自我建模代码，还必须对它们的环境进行建模，最重要的是，对彼此进行建模。这意味着通过大规模并行计算建立了一个功能生态系统，实际上，每次融合都会变得越来越智能。

这就是为什么生命和智能紧密相连的原因。生命从一开始就是智能的，因为自创生需要计算，而对充满其他计算机的环境进行计算需要建模，而对其他计算机进行建模是我们所说的智能的种子。在更复杂的动物中，这变成了心智理论，而人族、鲸类动物和蝙蝠的智能爆炸是在更高层次上发生的失控的共生过程。

连接组装理论和算法信息理论的桥梁

在一个简短但尖锐的题外话中，Agüera y Arcas 将他的框架定位为两种竞争方法之间的潜在桥梁：李·克罗宁等人倡导的组装理论，以及赫克托·泽尼尔倡导的算法信息理论。组装理论描述了事物聚集在一起形成更大的事物，但尚未参与对其所描述内容的计算性质的讨论。算法信息理论直接处理计算。Agüera y Arcas 建议，连接点在于融合组件的条件柯尔莫哥洛夫复杂度。他将此视为和解的邀请，而不是已解决的结果。

结束语

一些值得思考的观察：

• 基质比框架暗示的更重要。 Agüera y Arcas 承认，一个 SUBLEQ 反例（尽管理论上是可能的，但自我复制器并没有出现）表明，设计选择（语言、磁带长度、交互协议、步数限制）极大地影响了出现的内容。仍然缺少一个关于哪些基质支持过渡的通用理论。
• 从 BFF 到“生命从一开始就是智能的”的飞跃涉及重要的哲学推断。 实验结果（来自随机噪声的自我复制程序、零突变、相变、共生祖先要求）确实引人注目。生命本质上是计算和智能的结论是一个更大的主张，部分基于类比。
• 共生作为新颖性的普遍来源是一个可检验的主张。 如果是真的，我们应该在每个基因组的每个尺度上找到共生特征。Agüera y Arcas 引用的基因组证据（转座子、内源性逆转录病毒、Arc 病毒、胎盘合胞素）具有暗示性，并且过去十年一直在产生更多的例子。
• 数学框架（洛特卡-沃尔泰拉 + 斯莫卢霍夫斯基）确实具有统一性。 它以一种使“新颖性来自哪里”的问题易于处理的方式连接了种群生态学、聚合物物理学和进化论。对接近不稳定性的合作矩阵的特征值分析是即将发生的进化转变的优雅预测指标。
• 最深刻的含义：如果这幅图是正确的，那么智能不是在生命中进化的东西。它是生命是什么，从第一个计算基质中的第一个自我复制程序开始。每个细胞都是一台计算机。每个生物都是一台大规模并行计算机。每个生态系统都是一个相互建模的计算机网络。而我们所说的“智能”在人类意义上只是一个过程的最新、最具递归性的层次，这个过程自物质起源以来一直在运行。