進化的進化：從基因、模因到技因的通用進化概論

黃欣 郭麗萍 木慧建

1.贛州市政府辦公廳, 江西 贛州 341000

2.大連民族大學信息與通信工程學院, 遼寧 大連 116600

3.浙江時代商務律師事務所, 浙江 溫州 325000

1983年，理查德·道金斯定義了普適達爾文主義（universal Darwinism）：存在于太陽系外的任何生命形式都能經由地球上一樣的自然選擇而產生[1]。自然（或人工）選擇只能發生在種群或集群事物中，且若種群滿足一些條件（個體間有特性變化；這些特性對個體生育率、繁殖力或存活能力帶來差異；這些特性能從親代傳遞給子代），進化效果就必然出現[2]。

道金斯指出，任何系統中只要個體完全產生或依賴于一種信息體，且該信息體具備遺傳性（Heredity）、變異性 （Variation）、選擇性 （Selection），則進化必然出現；因此進化算法的實現方式并不局限于生物基因這一物理介質，而任何事物要構成一種進化的復制因子（replicator）必須具備遺傳、變異和選擇三個特征。據此他分離出“脫離基因進化”的第二類復制子——“模因”（meme，又被音譯為米姆、擬子、謎米、迷因等），這是一種文化傳播單位或模仿單位[3]；蘇珊·布萊克摩爾則分離出“脫離模因進化”的第三類復制子——技因（teme）[4]，即電子（或光子、量子）機器存儲、復制、改變和選擇的數據信息。尤瓦爾·赫拉利以《人類簡史》構建了基于“共同虛擬”的新歷史演化框架[5]，揭示出模因體系和技因體系“進化的進化”之規律。

蘇珊的“技因”定義強調“進化的介質”，是基于復制子的物理載體差異而非抽象的信息結構進化模式差異，亦非各進化模式迭代速度差異的劃分；凱文·凱利的“技術元素（Technium）”[6]定義涵蓋了技因，且強調了不同進化模式的迭代速度差異（如電腦程序和電子設備因迭代速度比生物繁殖和滅絕周期更快而具有“介質-載具”帶來的進化速度優勢），但未考慮單位周期內信息增量差異，而且他與蘇珊都未把依賴于自主思維的科學理論和技術從不依賴自主思維的模因中分離出來，因而認為技因的“自主”是“不以人為主體”的。尤瓦爾則用“數據主義”理論來表述蘇珊和凱文·凱利所述的技因，以區別于“科技尚不能脫離人類自行進化的科技人文主義”[7]。

蘇珊雖然指出了三層進化體系中的共性，但將模因和技因進化視為基因進化模式的簡單重現，把“通用進化理論”等同于基因進化理論的同構擴展，未區分其中達爾文式進化與拉馬克式進化所帶來的進化時鐘差異，所以未深入分析為何新的復制子具有進化速度意義上的優勢，為何人類作為模因進化的核心代表可橫掃世界，以及為何驅動技因進化的科學革命能取得近一百年來的巨大成就。

本文重新劃分了模因與技因的邊界，將需要自主思維理解和創新的科學和技術歸入技因范疇，與無須自主思維介入的文化習慣區的模因分開，技因進化正是懷特海所謂的“精神主導的演化”[8]，是人類自主思維驅動下的進化，而非數據主義和強人工智能（能以自主意識、自主思維主動進化的尚未出現的人工智能）等不依賴人的獨立進化過程。

1 進化的熱力學和信息學視角

1.1 進化院復雜適應性系統對熵增定律的反抗

熵增定律：即熱力學第二定律，孤立系統存在自發朝向熵增加方向運動的趨勢，其中，熵表示能量的不可用程度，即系統的無序程度。據此，里夫金等人推論未來將走向秩序混亂、技術退步、能源枯竭、經濟衰亡[9]。然而，有機體正是以負熵（即取負號的熵，是有序的量度）為生——新陳代謝的本質是生物吸引一串負熵去成功抵消存活期間所有必然產生的熵，而維持自身穩定低熵[10]，而且順著進化的指針，信息認知和提取可輔助系統更有效做功[11]，實現熱力學熵減。但道金斯認為，生物追逐熱力學負熵只是為基因機器擴增和傳播其遺傳信息結構；基因編碼的信息結構才是生物進化的基本單位，而非承載基因的DNA實體或種群[12]。進化之道就是不斷從絕境求生，通過不斷建構新的信息結構層次從熵增中開創低熵的世界。雖然這會加速整體（系統與環境之和）的熵增，但低熵的世界正由此而生。

1.2 進化院系統創造信息結構以擺脫不確定性的探索

信息論的創始人香農和韋佛指出：凡是在一種情況下能減少不確定性的任何事物都叫作信息；信息熵是事件發生不確定性的度量衡。進化就是降低信息熵的努力，是在熵增的世界里通過創造信息結構來降低不確定性的過程。原子如此小而生命如此大，就因為要大量樣本減少布朗運動的隨機性；而意識是進化范疇內的現象，是這個宇宙通過產生新的形式來照亮自己。生命是宇宙理解自身的方法[13]，而意識層面的理解是獲取信息負熵的終極方式。人類理解世界的方式是信息熵減的過程——人對客觀事物的理解就是信息的負熵，理解世界的方式就是構建故事體系的虛擬過程，由此從混亂的無窮多的可能性中找出線索，就像偵探從無窮多的可能性中找出最可能的邏輯，通過編出一個故事體系使可能性銳減，創造出被系統接受的因果聯系。

1.3 通用進化算法院進化算法自身進化的元模式

1.3.1 進化算法：系統探索可能性空間的路徑

算法是進行計算、解決問題、做出決定的一套有條理的步驟，是計算時采用的方法，而非單指某次計算。據此，生物也是算法，而動物（含智人）都是各種有機算法的集合，經自然選擇而形成穩定的質量控制，因為只有算法正確有效的動物才能留下后代。這種用系統方法解決問題的機制，即進化在探索可能性空間時留下的路徑。算法的核心就是按照設定程序運行以期獲得理想結果的一套指令[14]，其本質是信息意義上的邏輯結構運行模式，而非實現算法的具體物理實現形式。圖靈機(Turing Machine)就是各種物理形式的邏輯同構實例。

1.3.2 通用進化論：同構邏輯下的多重實例化

進化是在不同領域普適的具象和抽象過程，而非局限于生物體。從信息論和計算科學出發，進化是可進行遺傳（傳播）、變異、選擇操作的算法。任何復雜適應性系統對該算法的實現，都可視為進化過程；任何具有遺傳（傳播）、變異、選擇機制的系統都可視為進化系統，生物進化只是一例，而文化（模因體系）進化和科技（技因體系）進化是更重要的實例。

1.3.3 進化算法的三重實例

（1）基因：通過DNA序列傳遞的生物信息結構的遺傳模式。生物基因進化是對可能性空間的探索，進化在尋找可能形式空間時，會不時發現一種能擴大自身可能性空間的形式——通過這種方式，進化進程便創造出所尋找的空間；生命就是在所有可能形式里探索尋找新生存形式的自適應系統，貫穿可能性空間的道路如此稀少，以至于地球生命是所知的貫穿那片空間的唯一路徑[15]?；虮灸芤谏顒舆^程中實現進化。

（2）模因：通過模仿和經驗積累傳遞的行為結構模式，屬無意識行為模式，即不經自主思維就能產生和傳播的行為模式?！杜＝蛴⒄Z詞典》將Meme定義為：文化的基本單位，以非遺傳方式，特別是模仿而得到傳遞。除了基因影響，文化習慣更多屬于模仿塑造的虛擬產物，例如宗教情感就是通過后天模仿熏陶習得而非基因編碼產生，宗教教義也非關于真理的經典，而是希臘神話一樣的故事集。模因習慣要通過人的行為活動過程實現進化。

（3）技因：科學和技術進化的功能單位，通過有意識學習和交流、理解和建立理論模型來傳遞，并依靠“自主思維”創新和迭代?？茖W和技術的同源性[15]，體現在都能被“不斷重復的獨立實驗”證實，并被不同人共同理解、認知和利用，得以傳播和集聚，所以被歸納為“技因”。技因是人類思維的產物，與人腦共享深層次根基，正如思維必須遵循認知規律及支配生命和自組織的定律一樣，技因也必須服從思維、生命和自組織（包括人腦）的定律[16]。技因體系要在人的思維活動過程中實現進化。

1.3.4 進化時鐘：系統間進化速度對比的尺度

當已存在的信息結構能把其屬性傳遞給別的結構（受制于偶然的變異），類似結構就能形成和擴增；抽象的秩序因此發生進化，轉變形式——這就提供了一個新維度：時間之箭。在以標準時鐘來衡量傳統時間之外，還有另一種方式以新結構的“變化”來衡量時間，即哲學家所謂“關系時間”，若事情總保持不變，就無變化來標注事情正在過去，“時間”也就因無變化來標注而保持靜止；一旦事物結構變化，“時間”就會顯現。進化中，變化是基于信息結構的改變，時間的尺度由信息結構變化快慢來衡量。例如，“中性學說”提出進化“分子鐘”，即生物分子水平的進化速率（如核苷酸和氨基酸代換率）是恒定的[17]，可據不同物種的同源DNA序列或同源蛋白質分子差別，估算物種的進化歷史。

分子鐘只是從分子物理介質視角衡量進化時間的一種方式。但進化并不局限于具體物理實現形態，系統信息結構的變化模式才是進化的核心。要研究不同系統信息結構的進化模式及具體實現形態，就要衡量和比較其各自進化速度。本文引入通用“進化時鐘”概念作為比較信息結構進化速度的度量衡，以衡量不同系統在“基因—模因—技因”三個不同維度探索可能性空間的速度差異。

假設：系統進化時鐘的速度為VA→B，N個進化周期內的信息熵的變化量為△HA→B。在這N個進化周期經歷了時長為t的物理世界時間之后，系統隨時間從周期起始信息結構A演化到周期結束信息結構B，A狀態時子系統（個體）集合為a，信息結構A事件發生的概率為 A，系統熵值為A；B狀態時子系統（個體）數集合b，信息結構B事件發生的概率為B，系統熵值為B；則有：

以信息結構載體生滅之間的信息熵減量來定義時鐘的步長，以穩定迭代的循環重復過程來定義進化的單位周期，以“存在或消亡”的選擇運算節點作為進化的周期邊界。分析系統進化時鐘與物理時間的關聯，則有：進化時鐘的速度（探索信息意義上可能性空間的速度），取決于單位物理時間內進化過程所創造的信息量之乘積，亦即單位物理時間內的信息熵減量，其物理單位是bits/s。當系統從簡單進化到復雜，那么從A到B是熵降低的過程，所以

B小于A，因此dA→B取負值（即系統吸收了負熵），此時進化時鐘是正向的并取正值；反之，若

B大于A，dA→B取正值，表示系統往無序方向演化，定義為系統退化。

每個系統都有自己的進化時鐘：不同系統迭代速度不同，進化時鐘也就不同。進化時鐘的速度同時取決于系統進化周期的迭代速度和單位進化周期內的信息熵減量：系統信息熵減越快，進化時鐘走得就越快（相對于物理時鐘參照系），進化時鐘的單位步長就越短。若系統某周期新增信息在下一周期全部消失（無遺傳性），就未減少不確定性（無信息熵減），即使單位物理時間內迭代次數再多，其進化時鐘也是停滯的。

加速進化時鐘，要面對維持遺傳穩定性與加速變異選擇間的矛盾：一是過于簡單的基礎結構不足以支撐復雜系統的發生、發育，如相比人類，細菌雖然進化單位周期很短，但單位周期內信息增量很低（復雜度低），所以能探索的可能性空間受限；而人類可承載更復雜的生理結構和行為模式，就能探索出更有序的信息結構；二是過于漫長的迭代周期損害復雜系統的適應性，如長壽的猛犸象雖然在單位周期內信息量足夠大，但單位進化周期太長，故無法適應環境的劇烈變化而滅絕。

要克服上述矛盾，就要在原有系統上建構新的信息結構層，使兩種進化位于不同層次：一種方式是維持自身實體穩定，并利用新的虛擬建構加速信息結構迭代，如人生中可經歷多次思想體系更新而無須以肉體死亡為代價；另一種方式是自身加速迭代，同時利用新的社群建構來維持進化的遺傳穩定，并在社群的虛擬層面創新信息存儲和傳播模式，例如蜂群比蜜蜂個體更為長壽和復雜，蜜蜂以跳舞模式在蜂群系統中儲存和傳播蜜源信息，而人類可用部落等社群來保留更多、更持久的算法記憶。凱文·凱利指出，自然選擇起初運作于細胞層面，但在細胞以共生協作結成群落后，就運作于群落或組織層面：進化的歷史就是進化從一個作為選擇基礎的單元向下一個更高級單元轉移的故事。

2 通用進化算法的邏輯模型

2.1 遺傳院穩中求進,延續信息才能建構復雜度

（1）基因：生物進化視角下，DNA分子雙螺旋結構為基因的復制提供了穩定性，使DNA復制的差錯率低到只有十億分之一[18]，保障了生物性狀穩定。若DNA失去穩定性，如暴露于強紫外線時，大量復制錯誤將導致生物體死亡，更高級的進化就無從談起。

（2）模因：人類的模因是通過形成慣例的行為（如語言、文字、信仰、文化等）在個體間模仿復制傳播，即模因的信息結構在各宿主大腦間侵染、擴繁。主流文化、習俗等模因（無意識模仿體系）的傳播過程傾向于消除自主意識、不假思索的模仿復制，強調模仿者直接執行，如口語、肢體語言等習慣就是利用潛意識模仿學習的；個體模因的形成就是人腦將習慣的語言動作識別出來并交給潛意識處理，所以，模因體系是人腦算法的自動化杠桿，模因自動化控制即完成潛意識侵染，并放大顯意識的能力。

正如多細胞生物的基因進化需要各細胞以共同的DNA來提供穩定平臺，文化模因進化也要“共同的虛構故事”來提供平臺，保障語言和文化信息結構在復制傳播中的穩定性，以建構和維持復雜的社會系統。依賴于人們“共同虛構故事”的能力，模因復制傳播的范圍才能超過人腦“所熟悉人數”的生理上限——鄧巴數（指能與某個人維持緊密人際關系的人數上限，約150人[19]）。模因故事體系若不能擴繁至足夠多的傳播范圍和共同宿主，就難以建構共同體組織力量，因為以共同故事建構的文化模因共同體，基礎就是“我們認為這些文化習慣是和真理一樣，不言而喻的”。

人就是大腦被數百萬的文化模因感染的人科動物（hominid）宿主，而使之成為可能的首要元素，便是被稱為語言的共生系統[20]。人類語言帶來了嶄新的進化模式，是一種可對文化信息進行無限制復制的工具[21]。人類早期的語言模因穩定性較差，就像DNA之前的RNA生命（DNA相比RNA勝出就是因其遺傳穩定性更高）；但文字的出現是個重大轉折：人類直到文字時代才開創所謂“信史”，文化模因的傳遞方式才從以訛傳訛的上古傳說演變為建構龐大帝國的牢固紐帶。文化的兩個關鍵特性（宗教和講故事）都要用語言和文字來執行和傳遞，且只有語言和文字擁有這種作為媒介的質地。

有趣的是，宗教和故事還可跨越語言和文字實現傳播。宗教和故事的發明、改進和傳播過程就是一種虛擬模因體系的生產和消費關系，所以盡管編故事是一種高度消耗人腦能量和時間的行為，但人類社會高度依賴于這種故事“生產—消費”體系。

在大家一起編織出共同故事網的那一刻，意義就產生了；所有大規模人類合作，本質是基于人們想象的秩序：只要智人住在相信同一套故事的地方，就會遵守同樣規矩，不僅易預測陌生人行為，也方便組織大規模合作網絡。各種故事體系都能增加信任，故事“模因”的有效傳播能顯著降低協調成本，組織內部共享相似模因的成員間協調成本更低。每個個人、團體和國家都有自己的故事和神話；人類是唯一能與眾多陌生個體合作的哺乳動物，只因人能創造虛構故事并把這些故事流傳出去，讓幾百萬人相信；只要每個人都相信同樣的故事、遵守同樣的法律，就能有效彼此合作[22]。所以語言和文化是認知革命的主要成就；自從認知革命后，人類開啟了一條“文化演化”的快速路，而不再停留在“基因演化”這條總堵車的路上。

（3）技因：從遺傳（傳播）角度，在邏輯體系的基礎上建構的科學思想和衍生出的技術發明在復制傳播中具有高度穩定性：邏輯體系的形式化語言遠比自然語言穩定，通過計算機的復制和傳播也遠比人工謄寫穩定。盡管有白紙黑字的信史和經文，自然語言的遺傳穩定性仍受理解者差異化詮釋的影響：“一千個讀者有一千個哈姆雷特”；建造巴別塔失?。ㄊソ浿械脑⒀?，上帝讓人類說不同語言阻礙溝通，導致人類聯合興建通往天堂高塔計劃失?。?，就是隱喻自然語言在阻礙探索更高確定性的信息建構的進化。但若依靠限定唯一的解釋語言來維持模因體系的穩定，則奪走了進化的變異來源和自主思維的主動選擇，而陷入進化停滯。

科學革命（即尤瓦爾所謂的“無知的革命”）沖破上述矛盾，通過形式化的邏輯體系克服自然語言在理解方面的不確定性，建構起可自我更新基礎公設和公理體系而維持自身延續、不依賴宗教信仰的科學思想體系，并進一步發展出自動化和信息技術，獲得遠超過模因進化的加速杠桿，拉開技因主導進化的時代帷幕。

2.2 變異院推陳出新,不斷流變才能產生新結構

基因變異是堿基突變和DNA重組造成的。模因變異是行為模式發生習慣偏好的改變，主要依賴習慣模仿、習俗沿襲、文化傳承。技因變異在科學理論、工業和信息科技等方面，主要依賴自主思維來建構科學思想、創新技術發明。

2.2.1 基因層面

生物進化于無盡可能性的探索中找到有用的基因組合，無須搜遍整個領域；一代代物種通過突變和兩性基因的隨機重組，即以試錯來探索可能性空間，且這一代代物種并非采取逐步搜索基因組合可能性的方式，而是采取齊頭并進的搜索方式：種群中每個成員的基因組合都略有不同，所搜索的空間也略有不同[23]。

2.2.2 模因信息

是以“模仿—反饋—修正—模仿”的閉環來完成復制傳播，其并非嚴格復制，每次傳播都會受到個人習慣偏好的選擇壓力，只不過這種習慣偏好施加的選擇壓力是不依賴自主思維的。與基因變異相比，模因變異主要是出現在模仿過程中，受物種自身生理結構約束較小，但受個體既有習慣偏好體系直接影響較大，在變異發生頻率上遠高于基因的堿基突變頻率，而且僅通過交流和模仿（無須依靠生物個體繁殖）就能在系統內傳播，因而提升了進化速度。

2.2.3 技因層面

自主思維帶來了變異和選擇過程從被動到主動的改變，大大縮短迭代周期，加快進化速度；自主思維還帶來從被動適應環境到主動創造（虛擬）環境的改變，主動建模而不再是被動接受信息，在基因和模因之上建構（虛擬）一個新的信息結構層，大幅提升每個進化周期內產生的信息量，擴大系統所能探索可能性空間。

普通個體看到的系統發展路徑只是簡單的歷史事實，高維度的思考則要尋找系統進化是否存在其他可能路徑?？茖W家總在不斷主動質疑和重構范式（范式是一科學領域內獲得最廣泛共識的單位，是一系列聯結科學共同體并允許常規科學發生的共享假設、信念和價值觀[24]），在奧卡姆剃刀原則下主動探索解釋能力更強的新思維模型、技術方案來減少系統不確定性。例如，人們先以主動建模創造出一個擴展空間，比如以量子物理和計算（圖靈機）理論為基礎，創造出計算機技術這樣的新選擇空間，而計算機發展又給其他科技創造了更多的新選擇空間，加速信息熵減。其中，科學的重大創新就是“范式革命”；技術的重大創新（又被稱為技術的重新域定），以新的方法來更有效實現目的和提供新的可能性，就像動力供給的方式從水車技術發展為蒸汽技術那樣。

2.3 選擇院撥快時鐘,創造信息負熵的進化導師

2.3.1在虛擬的新世界中撥快進化時鐘

進化算法縮小系統可能性的方式就是選擇。從遠古至今，所有生物構造的蛋白質只是所有潛在蛋白質總數的一個微乎其微的子集，而所有人類構造的句子也只是所有潛在句子總數的一個微乎其微的子集。所以進化算法是在數量龐大的潛在可能性中尋找概率極小的有效信息組合。例如眼睛的視網膜紫質作為自然界可找到的最佳感光分子，分別在動物、太古代細菌、真菌三個獨立物種王國中趨同進化。

盡管模因、技因在元算法方面與“自私的基因”一致，進化卻非停留在生物進化的基因層面和自然選擇層面上，模因和技因進化是基因進化的升級，即“進化本身的進化”才是進化維度提升的要義?！盎颉Ｒ颉家颉比N進化模式是層層加速、遞進，而非等速進化、簡單同構；每一層都在自己創造（虛擬）的世界里加速了迭代：自然選擇的基因進化太慢；偏好選擇導向的模因進化要快得多；自主思維創造的技因進化則更快?；?模因-技因的進化體系一脈相承的突破，在不同層面上撥快了陳舊的進化時鐘，創造新的進化空間。

文化是模因爭奪表現型的舞臺，文明（從部落文明、農業文明、工業文明到信息文明）是技因爭奪表現型的舞臺。舞臺不同，“選擇”的角度也在改變。

模因體系中，語言文字傳遞的故事體系搭建了共同的虛擬平臺。在此基礎上，模因體系建構了人類社會的龐大系統結構，并以深入潛意識的文化習慣為技因體系的萌發提供自動化杠桿和社會環境。在模因體系已探索完系統發展的絕大部分可能性空間后，能否創造新的可能性空間就是由技因體系決定的。

技因體系是一個由科學理性編織的故事體系，是理性自主的科學思維及其外化的技術體系共同構成的復雜系統。技因體系要在逆境中找到突破，就要創造自己的故事體系，通過技因的思辨和實證力量反思模因體系的荒謬之處，才得以突破既有路徑依賴而實現持續主動進化。自主思維在生命中的存在，將進化推向許多新方向，所以技因是人類思維探索可能性空間的方式。

技因視角下，自主思維是技因體系的創造活動；而模因視角下，自主思維是對模因體系的僭越行為。與模因相比，技因以自主思維加快迭代和提高單位周期內的信息熵減，撥快了進化時鐘，加速探索著可能性空間。

2.3.2 死亡是進化最好的導師

系統進化是一個始于選擇又終于選擇的迭代過程；若無選擇，就無進化動力。無論基因、模因或技因的進化，都是在險中求生的被動或主動選擇，在選擇中死亡的系統就被淘汰出局，余者存續并進化。不處于選擇過程中的信息載體就不會進化。例如，封存在太空艙里的基因樣品就脫離了地球物種基因進化；技因若脫離思維過程也不會進化，因為若思維停止，慣性運轉的技術體系就只是“僵尸”，技因進化也就無存。

死亡指導著進化[25]，以“死亡的淘汰賽”（即進化建構的信息載體的迭代）來實現進化的“選擇”。死亡不可避免，本質就是完成自身所在進化層次的一個單位周期后，或迎來新生，或湮滅無蹤，問題就歸于選擇。在基因—模因—技因的多重進化架構下，死亡不僅指物種絕滅，還指文化衰亡和思想湮滅?；蜻M化要讓不適應環境的種群死亡才能完成；而模因進化無須宿主死亡，只要實現移風易俗和文化體系的改造就能迭代；技因進化也無須人的肉體和文化體系死亡，只需舊理論體系和技術模式更新換代。若無死亡與淘汰，系統就在原有信息結構上一直循環往復，無法創造新的信息負熵。

技因體系與模因體系的本質區別，就是其變異和選擇基于相互交流的自主思維，屬于主動的拉馬克式進化，而非被動的達爾文式進化。技因體系的核心是以低交流成本的思想體系為鏈接的科學共同體，而非外化的具體技術發明，因為邏輯思維基礎上的共同知識鏈接可突破社群合作的鄧巴數限制，使大范圍思想合作成為可能。

科學共同體是一個開放系統：這個松散的合作群體相互交流經過嚴格的邏輯分析，通過建?？s減實證檢驗后尚未被排除的可能性，實現從混亂（較多可能性）到秩序（較少可能性）。通過科學革命，技因進化實現了從物種滅絕的被動選擇和移風易俗的艱難選擇到“茍日新，日日新，又日新”的主動自我更新，以自主思維的主動選擇銳減進化時鐘的步長，通過邏輯體系的穩定性保障每次迭代的豐富信息熵減，實現前所未有的進化速度。這正是科學技術驅動的工業革命和信息革命風暴般征服世界并形成全球化現代文明的動力核心。