生物工程人工生命科學技術探析

王池灝

（哈爾濱師范大學附屬中學，哈爾濱 150080）

生物工程人工生命科學技術探析

王池灝

（哈爾濱師范大學附屬中學，哈爾濱 150080）

對生命的研究直接關涉人與世界本質結構的整體把握和理解。因此，對生命及其相關問題的探討，不僅僅是生物學研究的焦點論域，也是哲學等多學科關注的重要問題。作為計算機與生物學交叉的前沿學科，于20世紀80年代興起的人工生命研究在一定程度上拓展了生命的可能界限，提出了諸多關于生命的新知與見解，在一定意義上促動了生命觀的進一步重塑。

人工生命；生物醫學工程；組織工程；人工組織；人工器官

廣義層面上，人工生命即為具備有人的生命指征、功能、結構以及外在形象的人工制造系統，是人對于自然生命的一種模擬與拓展。一般認為人工生命學科是由生物科學技術與工程科學技術所結合而產生出的一門學科。本文將主要就針對材料技術型生物醫學工程組織工程、人工生命間的相關性，以及材料技術型生物醫學工程、組織工程、人工組織及器官展開具體的論述。

在對生命的各類解釋中，來自生物學領域的研究最為引人注目。生物學對生命的研究總體上是以碳基生命而展開的。就其特征方面來說，認為所有生命存在和發展的過程都是一個新陳代謝的過程，并且與生命代謝過程相伴隨的是生物體的成長、發育與衰竭；自我復制、繁殖、變異、對外界刺激的反應及進化能力也是生命有別于非生命的重要表征。

1 文獻綜述

C.Langton 認 為 ：“Artificial Life is the study of man-made systems that exhibit behaviors characteristic of natural living system”。“It complements the traditional biological sciences concerned with the analysis of living organisms by attempting to synthesize life-1ike behaviors within computers and other artificial media”。（通過把經驗性的生物學基礎拓展到地球上已進化的碳鏈生命之外，把“我們所知道的生命”定位于更廣闊的形象，即 “生命的本來面目 ”，人工生命將能對理論生物學作出貢獻。

在生命研究的種種圖景中，西方哲學界對生命問題進行了卓有成效的探討，并在形成了著眼于生命的機能或功能并以強調生命屬性為要旨的生命觀。可以說，亞里士多德在生命本質問題上邁出了重要一步。生命的本質屬性并非人們通常所理解的生長、繁殖、衰亡等，而是在于蘊藏在物種中的潛能。而且，作為生命潛能形式的生命與心智之間是彼此融通、相互聯系的。

正是在此意義上，普特南認為亞里士多德關于生命和心智的解說預示了機能主義的思想，是刻畫生命本質的有益嘗試。可以說，作為現代機能主義的濫筋，亞里士多德關于生命潛能的解釋為后來的人工生命研究提供了積極的思想啟示和理論養料。

2 人工生命及其思想旨趣

作為20世紀的重要標識，以計算機革命為表征的電子信息技術給人類社會帶來了深遠的影響。就新生命類型構建及其生命觀認識而言，計算機革命的重要影響是導致了自伽利略以來又一場新的方法論革命，這場方法論革命的產物之一就是計算機和生物學交叉的前沿學科：人工生命的誕生。

到目前為止，雖然學界對人工生命內涵及邊界的認識可謂見仁見智，但還是相對普遍地對蘭頓工生命定義表示認可和接受。作為人工生命研究的開創者，蘭頓率先對人工生命的概念進行了闡釋和發微。在蘭頓看來，人工生命是以具有自然生命系統行為特征的人造系統為研究對象的學科。

總體而言，人工生命研究的興起深受諸多思想觀點和學術實踐的影響，如馮諾依曼創建的“通用計算細胞自動機”，圖靈用計算方法對生物胚胎發育的研究，維納從信息理論角度對生活系統的探討，康、沃弗拉姆等人關于“生命游戲”的研究等等，正是這些極富創新性和洞見性的研究為蘭頓人工生命思想的孕育提供了重要的實踐和理論源流。由生物方法技術與工程方法技術相結合，可以生成或制造生物工程人工生命，生物工程人工生命包括：

（1）Bioengineering Artificial Animal，如在體內安裝了工程人工器官的人，稱為“電子人”。由虛擬人工演員與真實演員合作演出的數字電視或電影。

（2）生物工程人工腦BEAR，采用生物芯片、DNA算法的生物電子計算機。

（3）生物工程人工組織BEAT，可植入生命體吸附于生物材料的細胞組織，如組織工程皮膚、組織工程軟骨等。

（4）生物工程人工器官BEAD，采用生物材料用工程方法研制的人工器官、人工關節等。

（5）生物工程人工動物BEAR，體內安裝了工程人工器官的動物幾利用基因算法克隆算法生成的虛擬人工生命。

[1] Langton ed.Artificial Life[M].SFI Studies in the Sciences of Complexity，Addison-Wesley，Redwood City，CA，1989.

[2] 楊國為.人上生命模型網[M].北京：科學出版利一，2005.

[3] 楊國為，張福生.人上生命與廣義人上生命[J].計算機上程與應用，2003：39（31）.

[4] 楊國為，陳國江，涂序彥.廣義人上生命的科學基礎[J]計算機上程與應用，2003：39（8）.

Analysis on Artificial Life Science and Technology of Bioengineering

Wang Chi-hao

The study of life is directly related to the overall grasp and understanding of the essential structure of man and the world.Therefore，the discussion of life and its related problems is not only the focus of biological research，but also the important issues such as philosophy and other disciplines.As a cutting-edge discipline between computer and biology，the artificial life research，which emerged in the 1980s，expands the possible limits of life to a certain extent，and puts forward a lot of new knowledge and opinions about life，which promotes the view of life in a certain sense.Further reshaping.

artificial life；biomedical engineering；tissue engineering；artificial organization；artificial organ

R318

B

1003–6490（2017）10–0130–01

2017–07–25

王池灝（2000—），男，黑龍江哈爾濱人，主要研究方向為生命科學。