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生物工程技术下的生命科学研究

来源:原创论文网 添加时间:2018-08-17

  摘要:对生命的研究直接关涉人与世界本质结构的整体把握和理解。因此, 对生命及其相关问题的探讨, 不仅仅是生物学研究的焦点论域, 也是哲学等多学科关注的重要问题。作为计算机与生物学交叉的前沿学科, 于20世纪80年代兴起的人工生命研究在一定程度上拓展了生命的可能界限, 提出了诸多关于生命的新知与见解, 在一定意义上促动了生命观的进一步重塑。

  关键词:人工生命; 生物医学工程; 组织工程; 人工组织; 人工器官;

生命科学论文 配图

  广义层面上, 人工生命即为具备有人的生命指征、功能、结构以及外在形象的人工制造系统, 是人对于自然生命的一种模拟与拓展。一般认为人工生命学科是由生物科学技术与工程科学技术所结合而产生出的一门学科。本文将主要就针对材料技术型生物医学工程组织工程、人工生命间的相关性, 以及材料技术型生物医学工程、组织工程、人工组织及器官展开具体的论述。

  在对生命的各类解释中, 来自生物学领域的研究最为引人注目。生物学对生命的研究总体上是以碳基生命而展开的。就其特征方面来说, 认为所有生命存在和发展的过程都是一个新陈代谢的过程, 并且与生命代谢过程相伴随的是生物体的成长、发育与衰竭;自我复制、繁殖、变异、对外界刺激的反应及进化能力也是生命有别于非生命的重要表征。

  1 文献综述

  C.Langton认为:“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”。 (通过把经验性的生物学基础拓展到地球上已进化的碳链生命之外, 把“我们所知道的生命”定位于更广阔的形象, 即“生命的本来面目”, 人工生命将能对理论生物学作出贡献。

  在生命研究的种种图景中, 西方哲学界对生命问题进行了卓有成效的探讨, 并在形成了着眼于生命的机能或功能并以强调生命属性为要旨的生命观。可以说, 亚里士多德在生命本质问题上迈出了重要一步。生命的本质属性并非人们通常所理解的生长、繁殖、衰亡等, 而是在于蕴藏在物种中的潜能。而且, 作为生命潜能形式的生命与心智之间是彼此融通、相互联系的。

  正是在此意义上, 普特南认为亚里士多德关于生命和心智的解说预示了机能主义的思想, 是刻画生命本质的有益尝试。可以说, 作为现代机能主义的滥筋, 亚里士多德关于生命潜能的解释为后来的人工生命研究提供了积极的思想启示和理论养料。

  2 人工生命及其思想旨趣

  作为20世纪的重要标识, 以计算机革命为表征的电子信息技术给人类社会带来了深远的影响。就新生命类型构建及其生命观认识而言, 计算机革命的重要影响是导致了自伽利略以来又一场新的方法论革命, 这场方法论革命的产物之一就是计算机和生物学交叉的前沿学科:人工生命的诞生。

  到目前为止, 虽然学界对人工生命内涵及边界的认识可谓见仁见智, 但还是相对普遍地对兰顿工生命定义表示认可和接受。作为人工生命研究的开创者, 兰顿率先对人工生命的概念进行了阐释和发微。在兰顿看来, 人工生命是以具有自然生命系统行为特征的人造系统为研究对象的学科。

  总体而言, 人工生命研究的兴起深受诸多思想观点和学术实践的影响, 如冯诺依曼创建的“通用计算细胞自动机”, 图灵用计算方法对生物胚胎发育的研究, 维纳从信息理论角度对生活系统的探讨, 康、沃弗拉姆等人关于“生命游戏”的研究等等, 正是这些极富创新性和洞见性的研究为兰顿人工生命思想的孕育提供了重要的实践和理论源流。由生物方法技术与工程方法技术相结合, 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, 如在体内安装了工程人工器官的人, 称为“电子人”。由虚拟人工演员与真实演员合作演出的数字电视或电影。

  (2) 生物工程人工脑BEAR, 采用生物芯片、DNA算法的生物电子计算机。

  (3) 生物工程人工组织BEAT, 可植入生命体吸附于生物材料的细胞组织, 如组织工程皮肤、组织工程软骨等。

  (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、人工关节等。

  (5) 生物工程人工动物BEAR, 体内安装了工程人工器官的动物几利用基因算法克隆算法生成的虚拟人工生命。

  参考文献
  [1]Langton ed.Artificial Life[M].SFI Studies in the Sciences of Complexity, Addison-Wesley, Redwood City, CA, 1989.
  [2]杨国为.人上生命模型网[M].北京:科学出版利一, 2005.
  [3]杨国为, 张福生.人上生命与广义人上生命[J].计算机上程与应用, 2003:39 (31) .
  [4]杨国为, 陈国江, 涂序彦.广义人上生命的科学基础[J]计算机上程与应用, 2003:39 (8) .

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