Self-replication and Computational Universality
Jordan Cotler, Clément Hongler, Barbora Hudcová
自我复制是所有生命的核心特征,然而它在物理非平衡系统中如何动态涌现仍然知之甚少。冯·诺依曼在1940年代的先驱性工作及后续发展提出了一个自然假说:任何能够进行图灵通用计算的物理系统都可以支持自我复制对象。在本研究中,我们通过澄清计算通用性对物理系统的意义,并构建一个图灵通用但无法维持非平凡自我复制的元胞自动机,来挑战这一假说。通过与生物学类比,此类动态展现了转录和翻译过程但无法实现复制。更广泛地说,我们的工作强调,物理动力学与符号计算之间的转换计算复杂性是任何通用性主张不可分割的部分(以我们对Rule 110的分析为例证),并为识别自我复制行为建立了数学基础。我们的方法能够为物理系统构成生命体制定必要的动力学和计算条件。
Self-replication is central to all life, and yet how it dynamically emerges in physical, non-equilibrium systems remains poorly understood. Von Neumann's pioneering work in the 1940s and subsequent developments suggest a natural hypothesis: that any physical system capable of Turing-universal computation can support self-replicating objects. In this work, we challenge this hypothesis by clarifying what computational universality means for physical systems and constructing a cellular automaton th...