细胞分裂的计算机程序模拟

java字节码文件
Java语言能成功的另外一个关键的技术就是前面不断 提到的class文件即字节码技术，Java语言的字节码 指的是Java语言源程序编译后生成的一种中间码，它 与平台无关，非常接近硬件的机器码指令组成的字节 码序列，这非常类似于生物细胞中的DNA序列，是一 种中介编码，必须经过再次翻译解释才能变成对应的 基本指令系统的指令序列，运行后才能表现出具体程 序功能，读者可以回忆我们前面提到的中心法则， DNA必须解码翻译成蛋白质后才能表达出其功能。也 就是说生命程序的体系非常类似我们的Java字节码体 系，DNA分子链对应字节码程序，蛋白质之间的化学 反应规则对应于本地指令系统，程序执行后的宏观效 果就是程序运行的界面对应于生命体的生命现象。
指令和程序
首先我们提出几个问题，什么是指令？军队指挥官的指 令、计算机CPU中的指令、各种物质分子的化学反应方程式 等他们是否可以统一分析？什么又是程序？程序的本质又是 什么？
如计算机语言中：long x=5124567L+L 或汇编的add指令
+
=
内存从一种状态变换到了另一种状态！
程序和进程
程序的执行状态----进程是无法感知的，只能觉知(推理思 考后认识到)。换句话说我们只能感知程序的运行结果， 也可以测试在此进程中每一时刻的系统状态，但我们无法 测试进程，我们只能由此一系列的状态变化而觉悟进程的 存在。同样地，我们只能看到生命程序执行的结果-----一 个生命体诞生、成长到死亡，能感知到生命程序的宏观表 现----此生命体和外界的交互活动，由此我们能觉悟（推 理后知道）到生命的存在，但我们无法测量和感知生命程 序。其实早在三千多年前释迦牟尼就已经指出不可以用色 、声、香、味、触等方式来探求生命的本质，我们感觉到 的、测量到的只是生命的现象，是一瞬时的状态，而状态 是迁变不住的，这些都不是生命的本质，生命的本质是进 程，只可以觉知，不可以感知！ 《金刚经》----“凡所有 相，皆是虚妄”
第二讲复习:反射机制 感知是信息交流的基础，自然是意识、思考的基础，感知是生命体所 特有的概念，因为生命是程序，则感知也是一种程序，所有的感知活动都 依赖反射程序，而反射则依赖信息的流动，而信息的流动又离不开能量的 流动！
从抽象的角度来看，反射指的是一个系统S接收到另一个系统U的物质或能量输入 时，所产生的反应或系统变化，是受刺激系统在相应刺激作用下的一种系统内外 部状态改变的现象。
程序设计的本质
程序设计的本质其实就是从简单指令集到复杂指令再到复杂子 程序的一种抽象过程,再用特定的程序设计语言描述出来而已!
sqrt
Sqrt-iter
Good-enough
improve
square
abs
average
基本指令集如加、减、乘、除、赋值、比较等
面向对象程序设计和java语言
•面向对象的基本设计原则有信息隐藏、数据抽象、封装、 模块化、多态和继承等，在面向对象程序设计中，程序员 的主要工作是设计类，类是创建对象的蓝图或模板，是通 过大量的具体对象抽象形成的一般化的概念模型，是前面 抽象过程的更高级别的延伸。 •如果我们将面向对象的思想在哲学上做进一步的提升和抽 象，可以这样认为，我们赖以生存的现实世界就是由各种 各样的“实体对象”所组成的，每个对象都有自己的内部 组织结构和外部表现行为，复杂对象是由简单对象组合而 成，正如有机物是由无机物分子组合而成，细胞由各种细 胞器、蛋白质分子、DNA分子链等组成一样；不同的对象 之间的相互联系和相互作用构成了各种不同的系统，并进 而构成了整个客观世界。 •Java语言是一种纯面向对象设计语言 •细胞就非常适合抽象为对象
OK
图3-4 指令抽象和编程
图灵机
图灵机的形式化描述如下： •图灵机是一个五元组（K，∑，δ，s，H），其中： •K 是有穷个状态的集合； •∑ 是字母表，即符号的集合； •s ∈K是初始状态； •H∈K 是停机状态的集合，当控制器内部状态为停机状态时 图灵机结束计算；δ是转移函数，即控制器的规则集合，就是 我们定义的指令。
指令和程序
指令:设一个系统S，有有限状态集合{S1，S2…Sn}，从状态S1变 换到S2的一个基本约束规则可称为一条指令，指令的执行必定伴 随着系统状态的改变和能量的变化。 程序:程序是指某系统S从状态Si变换到Sj的有序的、有限的指令 集合。因为指令的执行要消耗能量，所以一个程序的运行(即进 程)也必须要在能量的不断供应下才能得以连续进行，直到程序 执行的终点即系统的状态Sj。 一个程序的本质就是一套有序的时空变换和能量转换系统，程 序执行的结果一般是系统的状态发生了改变，或者产生了能量 转移或转换。
H O R1 C H
缩合酶
COOH
H O
1
H N H
C
OH
+H
N
C
→R
C
C
C
R2
COOH
NH2
H R2 H2O2酶
NH2
2 H2O2 → 2 H2O + O2
酶
计算机程序能量供应
有了指令还得有能量！
生命程序能量来源
生命程序能量来源
程序设计---指令的有序化
按照我们前面的定义，指令指的是系统时空状态的变换规则， 基本指令集就是这些规则的集合，类似我们象棋、围棋、五 子棋的下棋规则等等，而程序就是这些规则的有序组合，程 序的执行就是将此程序中的指令按照顺序和要求一个一个付 诸行动，程序结束的前提是某种目的状态的出现。
在程序设计中，感知以反射计算为基础！
Java程序设计中的动态反射计算
ng.Object Method
Celln.class “mataclass” ng.Class
CtClass metalevel
Field Constructor
class object base object “Celln.class” cell cell cell cell
生命程序的指令系统
酶
在细胞中有许多的基本化学反应，我们可以将其整理出来 形成一套生命程序的指令集，研究其指令序列及流程，然后抽 象独立的程序模块，最后得到某生命体的生命全景图，就象我 们反编译一套计算机程序，难度很大，但不失为一种快速获取 算法信息的技术。
酶的概念和特性
酶(Enzyme)的概念:
研究生论坛
细胞分裂的计算机程序模拟
报告人：马俊 报告时间：Thursday, November 21, 2013
Question：What is life?
第一讲复习:三条假说 1. 生物体的细胞组成及功能都来自于胚胎细胞中的遗传物质DNA分子链。 2. 生物体的发育成长主要是建立在细胞的有序分裂和分化过程中。 3. 生物体的基本行为由DNA编码决定，但具体环境中的宏观表现却是通过生物 体对内外环境的反射表现出来的。
图灵机
在图灵机中，δ就是一个指令集合，例如计算“x+1”的图灵机的指令集如下：
思考：程序和能量的关系？
都与物质空间状态变化有关！
程序和进程
进程:运行的程序,指的是一个程序进入运行状态，是在能量 参与下的一条一条指令连续处理和执行过程。
程序一般指的是描述性的、静态的编码，是可存储性的，是 能够用数据的方式呈现出来的，可以用不同的语言、格式、 介质存储到不同的媒体上，既可以以二进制的方式存储到磁 盘上或内存中，也可以用高级语言甚至是不同国家的语言存 储到各种存储媒体上；但进程指的是程序的执行状态，程序 的执行是与执行环境相关的，如前面所示的加法运算程序， 可以是人手动执行计算，也可以编译某一种机器的机器指令 程序，让机器执行计算。
松鼠推箱子游戏
指令和程序
抽象的指令集为：{ Move_Up: 上移一步 Move_Down: 下移一步 Move_Left: 左移一步 Move_Right: 右移一步 Push_Up: 上推一步 Push_Down: 下推一步 Push_Left: 左推一步 Push_Right: 右推一步 } 而针对上图所示初始系统，可以编程如下： Move_Right Push_Right Push_Right Move_Down Move_Down 省略 Push_Down
程序设计本质上就是要设计出一个指令序列将系统S从状 态Si变化到Sj，当然这种指令序列并不是唯一的，这就是 程序设计的多样性。 如以汽车驾驶为例，“10：30前将车开到广场”这条抽象指 令就是一个小程序。其基本指令只是具有8条简单指令的集合{ 启动、加速、减速、左转、右转、倒退、停止、熄火}，根据 路况和行驶状况，采用不同的指令，直到将车开到目的地。
9
类对象
类名 父类或接口 方法名
成员方法对象 变量名 修饰符 具体值
修饰符 代码体
成员变量对象
一种统一的反射理论
基本反射：系统S的一个子程序Pi开始变换，在变换过程中，根据特定的内 外部状态有选择地执行此子程序中不同的指令片段的这一机制，称为系统的基 本反射。这种内外部的特定状态的获得可以是系统自身内部产生，也可以是其 它系统的能量和信息交换导致的。 高级反射：系统S有子程序集合{P}，在不同的环境系统中V中，会选择不同 的子程序组合以完成相应的任务，是系统的一种自适应环境的行为，是基本反 射的有机组合。 智能反射：系统S有指令集{I}，子程序集{P}，在特定的环境系统V中，能够 根据自身内外的需求，创造出新的子程序或复杂指令，或修改已经有的子程序 指令序列，以增加新的功能。 从另一方面来讲，反射是系统与“外在环境”和其它对象交换能量和信息 的必要手段，系统通过这种方式体现自己的“存在”，非生命体的反射采用的 基本上是物理式或化学式的简单处理，是在基本指令上的一种简单变换，如光 的反射、光电效应、声波反射、声控效应。而生命体的反射一般都比较复杂， 在复杂指令或子程序级别上的一种宏观效应，这种反射更多表现在能量转化和 信息处理等时空变换中，如一只饿猫看到一只老鼠，会引发猫的一系列程序的 执行。