一、虛擬世界
這篇文章可以看成莉林學院的魔女們舊版遺棄的封印中克洛諾所接觸的虛構世界的理論基礎。對于虛擬世界不得不談到愛斯拉妮婭公主的Zloker01以及資料層Z，Zloker01主要機能屬于對事象的觀測和解析。而資料層Z則屬于虛擬演化的關鍵參數，通過對事象的觀測演算並干涉甚至可以影響到她所在的世界。當然，現實世界中通過虛擬演算來干涉改變現有物理規則目前是行不同的，但是虛構世界的雛形卻真實的存在著。
網絡游戲，虛擬世界可以看成是這個系統的最早雛形，其實，早在2002年，一名叫做EdwardCastranova的經濟學家就突發奇想，將網絡游戲Everquest視為一個真實的在線王國而計算它的GDP，結果發現，它的總量排名世界第14位！不管我們願意不願意，網絡游戲已經成為了一種不可小覷的力量而存在。我們需要認真、嚴肅地對待這一現象了。
然而，拋開那些眼花繚亂的3D模型和天方夜譚的游戲故事，究竟什麼才是一個計算機模擬的世界？為什麼計算機可以創造這些眼花繚亂的虛擬世界？這需要從最最簡單的計算宇宙模型開始。
考慮一排方格，每個格子都有黑、白兩種顏色並且，每個格子都有左右兩個鄰居其中黑色的方格有左右兩個鄰居（用灰色進行表示）。那麼每個方格就可以根據它的兩個鄰居以及它自己的顏色按照一定的規則而改變顏色，例如，一個可能的規則.這是一個規則列表，第一排為所有可能的三個輸入方格的顏色，下面的一排表示根據這些不同情況，中心的方格應該變成什麼顏色。例如第三個規則上面是黑白黑，下面是黑，則當一排方格中有三個方格剛好是黑白黑的時候，中心的方格就變成黑色。這樣，一排方格之中的每一個都可這樣按照此規則更新自己的顏色而得到一排新的方格排列，進一步，我們可以再次應用這組規則到新得到的方格上，這樣又會得到一排新的方格。可以不停的重復下去……如果我們把每次應用規則得到的方格排成一排一排的，就可以得到一個圖案。我們可以很容易將這個游戲的玩法編成程序，在計算機上實現它。實際上，這個程序就可以看成是一個虛擬世界的簡單原型。
我們知道，所謂宇宙就是指空間和時間的總合。簡單的來說空間中的物質按照物理規則運動。那麼，在這個簡單的程序中，這一排方格就是宇宙的空間，不同顏色的方格相當于宇宙中的物質，那個更新規則就是這個虛擬宇宙空間中的物理規則。而每一步更新就可以看作是宇宙時鐘的一次嘀嗒。因此，空間、時間、物理全都有了，它就是一個最簡單的人造的虛擬世界。
我們所生活的真實宇宙只有一個，它的物理規則當然也是固定死的。然而，對于人造的虛擬宇宙來說，我們就相當于是上帝，擁有了更改物理規則的權利，這樣，我們可以通過改變規則而創造出各種不同的宇宙，顯然，不同的規則能夠創造出不同的虛擬世界。有了虛擬世界的最小的模型，我們就能夠進行科學分析來。我們可以像物理學家一樣做實驗，看看在不同的物理規則下，宇宙會是什麼樣子的。我們可以像生物學家一樣對虛擬世界中的各種花紋「生物」進行分類，等等。
二、歷史
任何一門學科的發展都有其歷史，而有關這樣的虛擬宇宙的研究則可以追溯到上世紀的一名偉大的科學家︰馮.諾依曼（vonNeumann）。我們都知道馮.諾依曼是第一台計算機的設計師，還是博弈論的創始人，但很少有人知道，在他的晚年（大概1940年左右），他在研究一個有趣的課題︰人造機器的自我繁殖。
馮.諾依曼考慮一台機器在一個充滿了各種機器部件的池塘里面游來游去，它可以拾起一些部件，並將不同的部件組裝到一起……，那麼，有沒有可能一台機器將不同的組件組裝到一起形成一個新機器，而這台新機器和它自己是一模一樣的呢？這樣的機器就是一台能夠進行自我繁殖的機器！
有了這個目標，馮.諾依曼卻在自己的科研進展中遇到了障礙。一個關鍵問題是，當時的人工機器部件非常昂貴，要開發出一台真正的能夠自我繁殖的機器需要耗費大筆的資金。這個時候，他的好朋友——一個名叫烏拉姆（Ulam）的數學家給他提供了一條寶貴的建議︰為什麼不在一個虛擬的世界中創造你的自繁殖機器呢？就比如一個二維的棋盤世界？
虛擬世界有很多好處，其中最大的好處就是可以省去大筆的經費。于是，馮•諾依曼采納了烏拉姆的建議，真的在一個二維的虛擬世界中設計出了這樣一台能夠自我繁殖的機器。後來，人們就將這個二維的虛擬世界模型叫做二維的細胞自動機。
馮.諾依曼的這一工作影響了後來的很多人，包括著名的遺傳算法之父JohnHolland，人工生命之父C.gton，還包括當時還很年輕的Wolfram。Wolfram是一個具有傳奇經歷的人，他于1959年出生在倫敦，曾就讀于牛津大學。15歲的時候，他就發表了第一篇學術論文；22歲的時候，由于他的杰出成績而獲美國著名的MacArthur大獎，並成為此獎項最年輕的獲獎者。後來，他曾先後到普林斯頓高級研究院、伊利諾伊斯大學當教授，專職從事科研。
在1980年代中期，Wolfram從早期的高能物理研究領域轉向了用計算機探索復雜性科學的研究，正是在那個時期，他發表了多篇有關一維細胞自動機理論的論文，而奠定了他在該領域的權威位置。然而，正當他的學術生涯蒸蒸日上的時候，Wolfram毅然辭去了他在伊利諾伊斯大學的教職，原因是當時的大學體制很難專門撥經費支持他在細胞自動機這個「怪異」的領域中的研究。
雖然Wolfram放棄了他輝煌的學術生涯，卻開闢了另一片嶄新的天空。他于1986年親手創辦了以他自己命名的WolframResearch公司，開始開發著名的數學軟件Mathematica，並憑借著該軟件的商業成功而成為億萬富翁。然而，就在他商業剛剛成功的時候，他卻毅然再次走進了書房，在計算機前擺弄起了計算機程序，因為細胞自動機、復雜性科學對于他來說太誘人了！
就這樣，在1991年第二版Mathematica面世的時候，他躲進了書房開始了長達10多年的寫作。終于，2002年5月，ANewKindofScience面世了。這本洋洋灑灑的厚達1000多頁的大部頭創造了多項奇跡︰整本書很少看見數學公式，而全部用圖形進行科學推理甚至證明；全書分成正文和批注兩部分，而批注卻佔據了1/3的空間；整本書沒有參考文獻，所有的歷史相關工作介紹都放到了批注中；書中提出了很多大膽的猜想，如︰我們生活的世界就是一個被計算機模擬出來的世界等等。Wolfram的過火挑釁行為惹毛了美國學術界。然而，這並不影響該書的流行，甚至一躍成為當年亞馬遜網站的銷量排行首位。
三、什麼是Zloker01
很多人都認為，ANewKindofScience就是一個研究細胞自動機的科學。事實上，這種認識是不完全的。如果用一句話概括，那麼ANewKindofScience就是一種研究各種「計算宇宙」的科學。而所謂的「計算宇宙」，就是指由各種簡單的計算機程序創造的世界。Zloker01的觀測以及演算系統也是基于這一理論為雛形並整合了事象變移理論研發的,對于事象變移可以引發另一個問題:世界的存在是必然的還是偶然的？
如果一切都是必然的，人無法決定和改變任何事情，那麼事象變移就沒有任何意義。同樣，如果一切都是偶然的，那麼事象變移也將不能確定任何事情，起到任何作用。只有在面對不確定的世界時，事象變移才有作用和能發揮作用。對于整個世界來說，既存在必然也存在偶然，或是整個世界存在是不確定性的。也只有在整個世界存在是不確定性的前提下，人們對于科學、哲學和智慧的討論才有意義。
整個世界存在是不確定性的，那麼一個具體事物存在是否有確定性呢？這個確定性的問題包含了「一」的問題，即︰一個具體事物是如何出現的，為什麼是一個，而不是兩個呢？對于「一」和「二」的解釋是唯心主義和唯物主義的發源點。唯心主義的觀點是︰一個具體事物的出現完全是人的意識決定的；唯物主義的觀點是︰一個具體事物的出現是物質本質決定的。唯心的觀點無法回答︰意識做出某種決定是必然的，還是偶然的？顯然，堅持唯心主義的觀點，那麼世界就只能是無法被認識的，或是對世界的認識是毫無意義的。一個無法被認識的世界，對于人來說沒有任何意義，所以科學和哲學最後都轉向了唯物的對事物「本質」的研究。如何來認識具體事物？在這個問題上，古希臘的「原子論」和古中國的「道論」代表了兩種傾向。前一種是通過研究結構組織的方式來認識事物，而後者是通過把握事物與其它事物關系的方式來認識事物。
古中國的「道論」包含了認識事物的思想，卻缺少改造世界的理想，最後導致的是思想中庸和文化保守順應。（注:事象變移理論也是以此為基礎而發展出來的。）而西方的科學和哲學從「原子論」出發，一直在尋找「世界的本質」，這種極端認識傾向最後必然導致機械唯物主義和人文理想的消失。
面對萬事萬物，如何來認識事物間的關系呢？這個問題最後的焦點集中在了事象變移的「觀測機制」的形成上。正是由于有「觀測機制」的存在，人才能識別和認識具體的事象（注︰這里的事象並非泛指事物，還包括之間的關聯），生命體全部的智慧都是建立在「觀測機制」之上的。能注意到什麼和不能注意到什麼取決于「觀測系統」本身的結構，注意到什麼和沒有注意到什麼則取決于「觀測系統」當時的運行狀態。在此層面上，我們就可以對通常所說的物質和精神、客觀與主觀進行清晰的劃分了︰物質和客觀是對事象靜態不變的表述，即能注意到什麼和不能注意到什麼；精神和主觀是對事象變化認識的表述，即注意到什麼和沒有注意到什麼。在唯物的物質觀中難以回答「物質的運動變化過程是不是物質？一個事物變化了，那麼這個事物是原來的事物，還是成為了一個新事物呢？」。現在我們可以回答︰物質就是能量周期性的變化過程，精神是對物質變化過程的「反應」過程。物質和精神都是形式，物質是對形式靜態的表述，精神是對形式動態的表述。運動變化之後是否變成了新的物質或事物取決于運動變化是否能引起注意系統的改變。對于生命系統來說，在「觀測機制」之上還存在一個「行為機制」，即從認識到采取行動的過程。人們通常所說的意識就是對「觀測機制」的注意。意識不僅僅是一種機制，也是一種行為。
整個世界存在是不確定性的，但是具體事物存在有確定性。在這一原則中，物質世界和客觀世界是必然和有規律的，精神世界和主觀世界則是偶然和自由的。物質作為精神的基礎，客觀作為主觀的限制，但是物質無法決定精神的發展，客觀也不能決定主觀將如何變化。采取的行動會引起「觀測機制」的某些改變，這種改變即是精神作用到物質的過程，也是主觀改變客觀的過程。同時，「觀測機制」的存在也反映了，生命系統在變化和被改變著。「為什麼改變」取決于主觀目的，「如何改變」取決于對客觀情況，能在多大程度上改變則取決于系統能量。生命的過程就是一個選擇改變的過程。當生命的所作出的選擇到最後導致生命不能在做出任何的選擇時就是生命過程的終結，生命就消亡了。
生命的過程就是一個選擇改變的過程。所謂的「自我」也是正是在選擇的意義上來標識的。不論是「自我」的個體，還是「自我」的後代、家庭、民族、種族、國家等都是在基于相同的「選擇」上進行標識的。這些選擇有基因的選擇、行為的選擇、信仰的選擇、生活方式的選擇等。保持「自我」即是作出相同的選擇，改變「自我」即是做出不同的選擇，Zloker01的最終目的之一也是由無意識到產生自我的演算過程。
但是，做出一個選擇可能會帶來更多的選擇，也可能會導致無法作出更多的選擇。面對不確定的世界，無法保證所作出的選擇不會導致生命過程的終結。生命個體的死亡，就是選擇的錯誤導致選擇過程的終結。所以，發展出盡可能多的個體，擁有盡可能更多的選擇是生命存在的本性。自由就是對可能的選擇，對自由的追求是生命的本性。要追求更多的自由需要突破物質和客觀世界的限制，擴大精神和主觀世界，這也是為什麼生命系統總在尋求發展和擴張。而理性的發展就是現在的發展能帶來將來更多的發展選擇，而非理性的發展就是現在的發展會導致將來無法再發展。擴大精神和主觀世界的過程就是包容物質和客觀世界的過程，也是認識、改造物質和客觀世界的過程。在這一過程中，哲學要解決的是「怎樣去認識和改造」的問題，科學需要解決的是「采取什麼方法可以達到確定的認識和改造目的」的問題。
關于Zloker01的解析先回到原始的二維模型。
1、圖靈機
所謂的圖靈機就是指一個抽象的機器，它有一條無限長的紙帶，紙帶分成了一個一個的小方格，每個方格有不同的顏色。有一個機器頭在紙帶上移來移去。機器頭有一組內部狀態，還有一些固定的程序。在每個時刻，機器頭都要從當前紙帶上讀入一個方格信息，然後結合自己的內部狀態查找程序表，根據程序輸出信息到紙帶方格上，並轉換自己的內部狀態，然後進行移動。這是一個具有兩個方格顏色、三個內部狀態（分別對應了三種不同的箭頭角度）的圖靈機。第一條規則表示如果機器頭當前讀入的方格是黑色的，且內部狀態為1，那麼機器頭就把黑色擦去，並且右移一格，內部狀態由1轉成2……
傳統的計算機科學將圖靈機視為一種計算的工具，即給圖靈機編寫適當的規則表讓它完成某種計算任務，例如計算1+3。但是在ANewKindofScience中，我們關心的不再是計算任務，而就是觀察當給定一組規則後，程序如何行為。也就是說，僅僅關心圖靈機在一維紙帶上寫出的圖形。因此，不同的程序在相同的紙帶上經過多步計算能夠形成非常不同的圖形。
在ANewKindofScience中，我們可以把不同時刻的紙帶像一維細胞自動機一樣排在一起形成一個二維的世界。而機器頭可以用一個黑點表示，小黑箭頭就是圖靈機的讀寫頭，它會在紙帶上移來移去畫出漂亮的折線。機器頭的不同狀態對應這個小黑箭頭的不同朝向，而機器頭遵循的規則就對應了一組圖標。因此，給定簡單的規則，放手讓程序演化，這就是ANewKindofScience研究計算宇宙的方法。
2、替代系統（Substitutionsystems）
另外一種計算機科學中常用的計算模型就是抽象的重寫規則系統，例如，重寫規則︰A－－>AB，B－－>BA。從一個字符串開始經過反復重寫，可以得到非常復雜的字符串。N變化不同的重寫規則能夠得到不同的Pattern，ANewKindofScience的研究方法仍然是將不同步驟得到的字符串排成一行一行的，每個字符串都轉化成不同顏色的方格，于是，我們仍然能得到一些二維的Pattern（構型），
如重寫規則可以得到變化不同的重寫規則能夠得到不同的Pattern。
3、自然數
上面討論的計算系統都是對一些抽象元素的操作，然而傳統數學中的計算則強調的是對數的操作。那麼ANewKindofScience能不能討論對數的運算呢？舉個例子，我們從數字1開始，然後用最簡單的運算+1進行反復的迭代。顯然，我們會得到序列1，2，3，……。這很平淡無奇，但是如果我們把這些數字表示成二進制數，那麼我們仍然可以把它們排列成一行一行的方格，其中黑色表示二進制的1，而白色表示0，這樣，我們令人吃驚的是，即使這樣一個簡單的n=n+1的數學操作仍然可以得到一種復雜的自包含的圖形結構。所以，新的表達和觀察方法往往能夠給人們帶來意想不到的收獲。在ANewKindofScience中，Wolfram研究了各種各樣的簡單計算系統，然而所有這些研究都是忘記計算系統的意義和任務，因為只有當我們不再讓計算機程序硬性的進行某種運算，而就是給它們提供舞台，放手讓它們演化，那麼，它們才會用各種各樣的花紋來表現它們自己的真實本性。
Zloker01的觀測系統也是基于這一原理運作的，只是其模擬的並非簡單二維圖形。當觀測系統被使用在真實的三維世界中時，其恐怖的運算量足也讓目前最強大的電腦望然興嘆。相信也只有量子計算機或黑洞引擎之類的產物才能勝任吧。
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