自我復(fù)制（英語：Self-DNA復(fù)制）是動(dòng)力系統(tǒng)的一種行為，這種行為可以產(chǎn)生出和自身相同的結(jié)構(gòu)。在生物學(xué)中，這一過程涉及生物體內(nèi)通過代謝作用，按照原有結(jié)構(gòu)復(fù)制成為完全相同的結(jié)構(gòu)的生物合成過程。細(xì)胞通過細(xì)胞分裂進(jìn)行自我復(fù)制，脫氧核糖核酸在此過程中完成自我復(fù)制，并且可以通過繁殖傳遞給后代。自我復(fù)制不僅限于生物體，還包括生物病毒、朊病毒、計(jì)算機(jī)病毒以及機(jī)器人學(xué)中的研究課題。自我復(fù)制機(jī)制常常不會(huì)完美地復(fù)制個(gè)體，而是通過遺傳變異來產(chǎn)生各種差異，這些變異會(huì)成為自然選擇的基礎(chǔ)。
相關(guān)介紹
自我復(fù)制，也稱為"自體復(fù)制"（self-復(fù)制），例如脫氧核糖核酸（DNA)在生物體內(nèi)以原有的DNA分子為模板，合成兩個(gè)完全相同的DNA分子的過程。除了生物體內(nèi)的自我復(fù)制，生物病毒也可以自我復(fù)制，但它們必須在感染過程中使用宿主細(xì)胞內(nèi)的復(fù)制機(jī)制。有害的朊病毒是一種蛋白質(zhì)，能夠通過將正常的蛋白質(zhì)變?yōu)橛泻Φ碾貌《径晕覐?fù)制。計(jì)算機(jī)病毒則利用計(jì)算機(jī)的軟件和硬件資源來自我復(fù)制。
自我復(fù)制是科學(xué)幻想中的熱門主題，同時(shí)也是機(jī)器人學(xué)中的研究課題。在機(jī)器人學(xué)中，自我復(fù)制的機(jī)器人（或者一群機(jī)器人）通常會(huì)具備獲取構(gòu)建自己的材料、制造新的自我的零件、保證能源的穩(wěn)定供應(yīng)、組裝新的個(gè)體以及糾正后代中出現(xiàn)的錯(cuò)誤等功能。在納米技術(shù)的尺度上，分子裝配器也可以被設(shè)計(jì)為能夠憑借自己的能量進(jìn)行自我復(fù)制，但這引起了灰蠱效應(yīng)引發(fā)世界末日的可能性。
自我復(fù)制的理論與等級
約翰·馮·諾依曼的早期研究認(rèn)為一個(gè)自我復(fù)制者應(yīng)該包含以下部分：該個(gè)體的代碼化表示、一個(gè)復(fù)制這段代碼的機(jī)制、以及一種能夠影響和塑造該個(gè)體所處環(huán)境的機(jī)制。近期的研究開始將自我復(fù)制者分類，通常基于它們所需要的支持?jǐn)?shù)量。例如，科學(xué)家已經(jīng)成功地構(gòu)建了一段核糖核酸，它可以在RNA單體和轉(zhuǎn)錄因子的溶液“環(huán)境”下復(fù)制自身。
自我復(fù)制計(jì)算機(jī)程序
計(jì)算機(jī)科學(xué)中的自我復(fù)制程序，是指一個(gè)執(zhí)行之后可以輸出自身代碼的程序，也被叫做自產(chǎn)生程式（Quine）。例如，Python語言的一段自我復(fù)制程序：`a='a=%r;print a%%a';print a%a`。此外，一段空白的程序也是合法的程序，執(zhí)行之后不會(huì)輸出任何錯(cuò)誤，也不會(huì)輸出任何結(jié)果，因此在理論上也是自我復(fù)制的。
自我復(fù)制紋樣
在幾何學(xué)中，自我復(fù)制紋樣（self-replicating tiling）是由多塊全等的瓦片構(gòu)成的紋樣，可以組合成更大的與自身相似的紋樣。例如，“斯芬克斯”的六塊多形組（hexiamond）是唯一已知的自我復(fù)制的五邊形。
應(yīng)用
制造出可以自我復(fù)制的宏觀物理裝置，是工程科學(xué)的長期目標(biāo)，通常的出發(fā)點(diǎn)是降低批量生產(chǎn)產(chǎn)品的成本。美國航空航天局最近的一項(xiàng)研究中組建了一個(gè)復(fù)雜度類似于英特爾的奔騰4處理器的自我復(fù)制機(jī)器。自我復(fù)制在實(shí)際操作中的一個(gè)變體和編譯器的構(gòu)建有關(guān)，一個(gè)編譯器可以被應(yīng)用到編譯器自己的源代碼上面，結(jié)果得到編譯器本身。
機(jī)器自我復(fù)制
自我復(fù)制機(jī)械是機(jī)器人學(xué)中的熱門領(lǐng)域。在納米技術(shù)的尺度上，分子裝配器也可以被設(shè)計(jì)為能夠憑借自己的能量進(jìn)行自我復(fù)制。前瞻學(xué)會(huì)向研究者們發(fā)布過一個(gè)關(guān)于制造自我復(fù)制機(jī)械的指南，建議采用特別的技術(shù)，例如播存結(jié)構(gòu)，來防止自復(fù)制機(jī)器失控。
太空探索與工業(yè)生產(chǎn)
太空中的自我復(fù)制系統(tǒng)的目標(biāo)是使用較少的發(fā)射質(zhì)量來探索大批量的物體。例如，一個(gè)自養(yǎng)的自我復(fù)制機(jī)器可以把太陽能電池鋪滿月球或者行星，然后通過微波把能量束傳遞給地球。關(guān)于太空中自我復(fù)制機(jī)器的經(jīng)典研究是1980年美國航空航天局由羅伯特·弗萊塔斯編輯的，關(guān)于自養(yǎng)形鏗鏘復(fù)制者的研究。
分子機(jī)械
納米技術(shù)專家相信，納米尺度的自我復(fù)制組裝器的設(shè)計(jì)是該學(xué)科成熟的標(biāo)志。這些納米系統(tǒng)會(huì)比自養(yǎng)系統(tǒng)簡單得多，因?yàn)樗鼈兛梢缘玫郊儍舻脑虾湍芰抗┙o。2011年，紐約大學(xué)的科學(xué)家開發(fā)出一個(gè)可以復(fù)制自身的人工結(jié)構(gòu)，展示了除了脫氧核糖核酸和核糖核酸之外還有別的分子復(fù)制方法。對于這些假想中的不同類型的自我復(fù)制系統(tǒng)的化學(xué)基礎(chǔ)，可以參見假定型生物化學(xué)。
相關(guān)領(lǐng)域
大部分和自我復(fù)制有關(guān)的研究都屬于下列領(lǐng)域：生物學(xué)、迷因在人類文化中的擴(kuò)散研究、納米技術(shù)、太空資源開采、計(jì)算機(jī)安全以及并行計(jì)算。例如，美國航空航天局資助了一些利用自我復(fù)制機(jī)器來開采太空資源的設(shè)計(jì)研究，這些研究大多包括計(jì)算機(jī)控制的可以復(fù)制自己的機(jī)器。
參考資料 >