最近讀到馮·諾依曼的《Theory of Self-Reproducing Automata》的中譯本，被自復(fù)制自動(dòng)機(jī)理論深深吸引了！生命是什么？這本書讓我對(duì)生命有了新的認(rèn)識(shí)。

熱力學(xué)第二定律是宇宙的死亡法則：系統(tǒng)的熵總是趨于增加，系統(tǒng)總是由有序趨向無序，由有形趨向混沌，***終結(jié)于熱寂。宇宙萬物都逃不過這條法則，唯有生命例外。通過與外界交換能量，生命可以保持內(nèi)在的有序。只有生命可以違抗熱力學(xué)第二定律。

熱力學(xué)與信息論有著內(nèi)在聯(lián)系：一個(gè)系統(tǒng)越有序，它包含的信息就越多；一個(gè)系統(tǒng)越無序，它包含的信息就越少。信息總是沿著減少的方向流動(dòng)。只有生命可以抗拒這個(gè)規(guī)律：生命可以“創(chuàng)造”出信息。“創(chuàng)造”是生命之所以為生命的本質(zhì)。

生命的另一個(gè)神奇之處是，他們自己包含了自己的全部信息，他們自己可以產(chǎn)生一個(gè)跟自己一樣的新生命。唯有生命可以做到自己創(chuàng)造自己。

馮·諾依曼認(rèn)為，一個(gè)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)是無法抗拒熱力學(xué)第二定律的，這樣的系統(tǒng)只會(huì)越來越趨向于無序，能量會(huì)向更低的方向流動(dòng)，信息會(huì)越來越少。只有當(dāng)系 統(tǒng)復(fù)雜到某一個(gè)程度的時(shí)候，不妨設(shè)為臨界點(diǎn) C ，一旦越過了這個(gè)臨界點(diǎn)，系統(tǒng)可以自己創(chuàng)造自己，這樣系統(tǒng)就可以逆熱力學(xué)第二定律而上，并且變得越來越復(fù)雜。

這里的臨界點(diǎn) C 跟不少人提出的“技術(shù)奇異點(diǎn)”是一樣的：人們認(rèn)為，當(dāng)人工智能達(dá)到了這樣一種程度，即它們可以自己創(chuàng)造自己的時(shí)候，這就是人工智能真正覺醒的時(shí)候。“奇異 點(diǎn)”就是機(jī)器可以自己造出自己的時(shí)候，“奇異點(diǎn)”之后，機(jī)器將進(jìn)化，并且變得越來越復(fù)雜，超出人類所能理解的范圍，它們?cè)谀撤N程度上已經(jīng)具備了生命的特 質(zhì)，那將是人工智能的時(shí)代。

總而言之，生命之所以區(qū)別于世界萬物，就在于生命可以包含自己的全部信息。所以下面就是我們的問題了：

問題（自產(chǎn)生程序）：編寫一個(gè)程序，不讀取任何輸入，只把自己的源代碼輸出。

這個(gè)問題是個(gè)非常本質(zhì)的問題，跟使用什么編程語言無關(guān)（不要想到使用反射之類的東西）。

試想，如果要輸出自己的源代碼，那么，顯然，程序中應(yīng)該有“print …”語句。但 print 什么出來呢？如果硬要寫的話就會(huì)變成：

print "print \"print ......\"" 

***是一個(gè)無限循環(huán)。

一般地，我們知道，如果程序 A 能產(chǎn)生程序 B ，那么 A 必須包含 B 的全部信息，而且應(yīng)該比 B 的信息還多，因?yàn)檫€要包含額外的打印語句。也就是說，一般情況下，信息是減少的。而這個(gè)自產(chǎn)生程序，自己要包含自己的全部信息，從某種程度上已經(jīng)具有生命的意味了。

下面列出一些自產(chǎn)生程序及其思路。

需要注意的是，使用編程語言本身的反射功能或者讀取文件等做法都被視為 cheating ，比如這樣的 bash 腳本：

#!/bin/sh 
cat $0 

或者像這樣的 javascript ：

function a() { console.log(a.toString(), "a()"); } a() 

因?yàn)檫@些程序沒有體現(xiàn)出自產(chǎn)生程序的遞歸和自指特性，或者結(jié)果嚴(yán)重依賴于編程語言的具體實(shí)現(xiàn)。

輸出源代碼在該語言中的轉(zhuǎn)義

Python ：

s = "'s = ' + repr(s) + '\\nprint(' + s + ')'" 
print('s = ' + repr(s) + '\nprint(' + s + ')') 

Lua 5.1 ：  

s = "string.format('s = %q\\nprint(%s)', s, s)" 
print(string.format('s = %q\nprint(%s)', s, s)) 

另一個(gè) Lua 版：

s = "s = %q\ 
print(string.format(s, s))" 
print(string.format(s, s)) 

Scala ：

def e(s: String) = ("\"" + s.replace("\\", "\\\\").replace("\"", "\\\"") + "\"") 
val s = "\"\"\"def e(s: String) = (\"\\\"\" + s.replace(\"\\\\\", \"\\\\\\\\\").replace(\"\\\"\", \"\\\\\\\"\") + \"\\\"\")\"\"\" + \"\\nval s = \" + e(s) + \"\\nprintln(\" + s + \")\"" 
println("""def e(s: String) = ("\"" + s.replace("\\", "\\\\").replace("\"", "\\\"") + "\"")""" + "\nval s = " + e(s) + "\nprintln(" + s + ")") 

用某種方法 encode 源代碼，使之不包含引號(hào)，然后還原出源代碼

Bash ：

#!/bin/sh 
s='\x22#!/bin/sh\ns=\x27$s\x27\necho $(echo -e $s)\x22' 
echo "#!/bin/sh 
s='$s' 
echo $(echo -e $s)" 

Lua 5.2 使用 load()：

s = "a,q,b=string.char(39),string.char(34),string.char(92) return a..'s = '..q..a..'..s..'..a..q..b..'nprint('..a..'..load(s)()..'..a..')'..a" 
print('s = "'..s..'"\nprint('..load(s)()..')') 

Scala ：

val s = "%22val+s+%3D+%5C%22%22+%2B+s+%2B+%22%5C%22%5Cnprintln%28%22+%2B+java.net.URLDecoder.decode%28s%2C+%22UTF-8%22%29+%2B+%22%29%22" 
println("val s = \"" + s + "\"\nprintln(" + java.net.URLDecoder.decode(s, "UTF-8") + ")") 

使用 eval ：在 eval 的字符串中引用自己

Lua load() 的另一種用法：

s = "print(string.format('s = %q load(s)()', s))" load(s)() 

js 的 eval()：

s = "q = String.fromCharCode(34); console.log('s = ' + q + s + q + '; eval(s)')"; eval(s) 

使用語言中的更強(qiáng)的轉(zhuǎn)義機(jī)制

類似上面的第二種，但不用引號(hào)。

Lua 的 long string ：

x = [["x = [".."["..x.."]".."]\nprint("..x..")"]] 
print("x = [".."["..x.."]".."]\nprint("..x..")") 

Scala 的三引號(hào)：

val s = """"val s = \"\"\"" + s + "\"\"\"\nprintln(" + s + ")"""" 
println("val s = \"\"\"" + s + "\"\"\"\nprintln(" + s + ")") 

使用 C 的宏

先執(zhí)行傳入的參數(shù)，再把參數(shù)變成字符串。

gcc ：

#define p(a) int main(){a;puts("p("#a")");return 0;} 
p(puts("#define p(a) int main(){a;puts(\"p(\"#a\")\");return 0;}")) 

至于它們是怎么實(shí)現(xiàn)的，就留給讀者自己琢磨了。自產(chǎn)生程序也稱為 Quine ，可以參考 Quine Page 。

原文鏈接：