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题 目： Wolfram的A
New Kind of Science（NKS）: 会议纪实
作 者： 张江
日 期： 2007.7.26
2007年的7月13日晚~7月15日下午，A
New Kind of Science(NKS)的国际会议2007于美国Burlington的Vermont大学召开。继暑期学校之后，我有幸参加了这个会议，有关NKS以及暑期学校的相关内容，请参考这里。
这次会议主要分成两大部分，第一部分是Poster
Session和艺术作品欣赏，第二部分是正式的会议报告。会议报告分成两组同时进行，这两组分别是纯NKS和应用NKS。
7月13日晚
Poster Session和艺术作品欣赏在一个大厅举行，这里摆放了各种各样的研究海报（包括我们暑期学校学员作的个人项目）和用NKS方法生成的艺术作品。这个Session最吸引眼球的是两位演奏音乐的艺术家，一个人用细胞自动机（CA）合成，一个用真的萨克风演奏，如图：
表演的艺术家（女的）叫Maurice
Methot，波士顿大学的媒体与艺术系教授，演奏萨克斯的是她的一个学生。他们现场奏出的音乐过于后现代，有点虚无缥缈的感觉。据介绍，Maurice曾经专门研究如何用细胞自动机生成各种奇怪的音乐，可以参考她的个人网站。你也可以听听她搞出来的一些音乐片段：
Rule
90 #1 (For Solo Piano), Rule
43 #1(For Percussion)
在晚上正式会议的时候，我专门去了那个NKS在艺术领域应用的Session。有一个M.I.T的老师叫Marty，他特别有趣，拿了两个鼓槌上台演讲。在简单的开场白之后，他就用鼓槌乒乒乓乓地敲了起来，节奏鲜明、动听，然后他介绍说，其实音乐中的节奏是有一定规律的……。
他的研究主要是用音乐来播放各种数据，例如他可以随意从电脑中找出一段莎士比亚的小说，用一个特制的软件播放出动听的音乐。具体方法可以参考他的网站：http://www.drsrl.com/
另外有一个叫Kentyn的研究用细胞自动机生成漂亮的视频图案，这是从他的视频中拍下来的：
作者自行开发了一个叫做Visual-Synth的软件，可以交互式的应用它生成各种各样的动画视频。
另外还有人将NKS的简单程序应用到生成各种衣服的花纹设计中，非常新颖。一位女建筑师想用NKS的方法设计建筑，让建筑遵循一些简单的规则进行变化，达到人和建筑物的协调统一。总之，NKS在艺术领域的各种应用拓展了人们的想象力。
7月14日
今天的会议分成纯NKS和NKS的应用两个Session，我两边都各听了一些。在纯NKS研究中，有两个报告比较有意思。
一个叫做Emmanuel Sapin的法国人，研究如何用演化算法发现具有计算通用性的二维细胞自动机结构。将通用性作为演化算法的一个演化目标是一个很有意思的尝试。更有趣的是，这个法国人不仅演化出了很多能够支持通用计算的细胞自动机（非常类似于生命游戏，能够用各种glider即“滑翔机”结构在世界中传播信息），同时，他还介绍了一种利用各种glider进行逻辑演算从而构造内嵌的生命游戏的研究。
另一个有趣的报告是Wolfram公司的Paul
Jean做的，他研究基本细胞自动机（Elementary Cellular Automata,ECA）家族中的第146号，发现了一个奇特的现象。以某个特定的初始条件开始，146号ECA在经过300多步演化之后会突然出现一个相变行为：本来随机排列的一些黑白方格在一个时间步内突然集体变成了白色，并且这个白色区域经过几步演化之后逐渐衰退，因而会在时间图上留下一个大的三角形区域，如下图：
这种现象对于146号ECA来说属于一种极其罕见的行为：只有在特定的初始条件才能发现，Paul称这一现象为Monolith，即“独石碑”。Wolfram常常把自己发明的细胞自动机比喻成当年伽利略发明的望远镜，透过先进的工具，我们可以得到一些全新的科学观察。
关于NKS的应用研究中一个有趣的报告是由中国人：李大伟作的，他把现实生物中的DNA数据按照一定方法变成01序列（例如SARS病毒、大肠杆菌的DNA序列），然后把它们当成一维细胞自动机的初始条件，选择不同的规则去演化这组序列。结果发现，DNA数据在有些规则条件下演化出了一定的嵌套的结构。他的研究方法很是怪异，但是他解释到，很长时间以来，人们普遍认为DNA中大量的数据都是随机的，只有少量的能够指导蛋白质合成的数据才是有序的，然而他的实验告诉大家，也许这个假设是错的：DNA数据中存储着有序的信息，用CA这种方法能够解释出一定的秩序来。可能正是因为他的这个与众不同的出发点，引起了大家的兴趣。会后，他成为了大伙关注的焦点，连Wolfram也特意关注他的PPT。
我认为之所以他的报告得到那么多人关注是因为他的方法和出发点挺好，特有新意。毋庸置疑，现在生物学已经积累了大量的数据，但悲哀的是，人们始终没有找到能够解释、分析这些数据的好方法。虽然系统生物学的研究造了无数个模型，但是大部分模型仅仅就现象而论，一个模型只能拟合一个问题中的数据。究竟生命是什么？我们能不能用信息和数据的角度来认识它？我想，值得肯定一点的是，传统数学（离信息和计算较远的理论）可能无能为力，而自身就是从计算和离散数据出发的NKS却很可能是一个潜在的有利武器。虽然，所有这些还仅仅是起步阶段，但是NKS一书的第11章中运用的各种证明计算通用性的技巧和方法已经暗示了，尽管我们抛弃了数学公式，仅仅从眼花缭乱的各种Pattern出发，我们仍然能够找出通用性的规律来。目前的生物学数据无疑是大量的、枯燥的，如何找出规律？NKS的方法很可能暗示了新的方向。
7月15日
今天是NKS2007的第二天会议，报告安排得不多，但都是重量级人物：包括著名计算机科学家Gregory
Chaitin、《虚实世界》一书的作者：John Casti和《上帝与新物理学》的作者Paul Davies。
上午，Chaitin、Casti和Davies纷纷发言。Chaitin的发言是有关算法复杂性和NKS的。他指出虽然NKS相信世界上的一切过程都是严格因果决定性的，但是根据计算理论中的不可化简原理我们并不能预先知道宇宙的未来（也就是说对于任何一个算法过程，我们不能发现一般的简化该算法的方法，因为它是不可判定的。换句话说，我们预测一个复杂的算法的行为最简单的方法就是执行该算法）。
另外Chaitin还介绍了一本他最近写的新书：Meta
Math -- The Quest for Omega:
John Casti的发言显得简单随意的多，他大致回顾了这些年来复杂性科学的发展。讲述到了他当年在Santa
Fe研究所的时候曾经参加过的一个会议：从复杂性到困惑性，并指出NKS是复杂性的一个新的突破口，即在计算理论中深入挖掘复杂性的内含。
Paul Davies讲的是基础物理学，他说，早些时候，人们用数学来解释物理，认为现实的物理包含了更多的内容，数学仅仅抽取出了物理世界的一部分信息进行研究；而现在（指NKS），人们需要反过来看，即数学（或者说计算）从某种程度上说具有更多的信息，因为数学结构中包括了各种各样的可能的世界，那么现实中的物理很可能就是各种可能世界中的一个。他还列举了近些年来有关基础物理观念的一些转变，并声称我们应该将宇宙视为一种计算。
另一位发言的是Vermont大学的哲学老师Gordana Dodig。她表达了一个有趣的思想，即如果将宇宙看作一个大的计算机的话，那么这个计算机可能非常奇怪：它可能是一个软件可以反过来修改自身硬件的计算过程。如果我们把宇宙计算机的软件看作是硬件之上的涌现结构的话，那么宇宙计算机就是一种强涌现系统，因为软件会反过来修改底层的规则。一个叫做G.
Kampis的人很早以前就探讨过这种具有自修改机制的计算系统，于1991年出版过一本书就叫：Self-Modifying
Systems in Biology and Cognitive Science。
中午，会议组织了一场盛大的宴会。在众会议代表享受美食的同时，Wolfram颁发了一个自己设计的奖章给Chaitin。首先，Wolfram在大屏幕上展示了一个纪念Lebniz的奖章，上面印了Lebniz发明的二进制编码，并解释说，这是莱布尼兹当年看了中国的易经后得到的灵感，认为这可能是万物的理论基础。
之后，Wolfram展示了自己仿照这个奖章设计的另一个类似的奖章，并颁发给了Chaitin。
在宴会快结束的时候，暑期学校的负责人，Wolfram公司的Todd走到我们桌，跟我们说等大家回去后一方面要继续自己的项目，另一个还要宣传NKS理论。然后他慷慨激昂地跟我说，你尤其要把这里学到的东西带到中国去，你要尽你的力量唤醒人们，打破旧有的观念。
最后，会议结束了，我争取到一个机会与Wolfram合影留念，拍下了这张珍贵的照片：
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