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[[冯·诺依曼]]的''通用构造器 Universal Constructor''是一个在[[元胞自动机]]（后称CA）环境中的自复制机。它是在20世纪40年代没有使用计算机的情况下设计的。自复制自动机的基本细节发表在了冯·诺依曼的著作《自复制自动机理论 Theory of Self-Reproducing Automata》中，该书由亚瑟·伯克斯 Arthur W. Burks于冯·诺依曼去世后的1966 年完成。<ref name=TSRA>{{Citation| url=https://archive.org/details/theoryofselfrepr00vonn_0| title=''Theory of Self-Reproducing Automata.''| author1=von Neumann, John| author2=Burks, Arthur W.| year=1966| publisher=University of Illinois Press| format=Scanned book online| archive-date=2015-06-24| access-date=2017-02-28}}</ref> 虽然自复制自动机不像冯诺依曼的其他成就那样广为人知，但它被认为是自动机理论 Automata Theory、[[复杂系统]]和人工生命的基础。<ref name=McMullin2000>{{Citation|journal=Artificial Life|last=McMullin|first=B.|year=2000|title=John von Neumann and the Evolutionary Growth of Complexity: Looking Backwards, Looking Forwards...|volume=6|issue=4|pages=347–361|url=http://www.eeng.dcu.ie/~alife/bmcm-alj-2000/|doi=10.1162/106454600300103674|pmid=11348586}}</ref><ref name=Rocha1998>{{Citation|journal=Evolutionary Systems| title=Selected self-organization and the semiotics of evolutionary systems| year=1998| first=Luis M.| last=Rocha|pages=341–358|publisher=Springer, Dordrecht| doi=10.1007/978-94-017-1510-2_25| isbn=978-90-481-5103-5|url=https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-94-017-1510-2_25}}</ref>并且，诺贝尔奖得主悉尼布伦纳 Sydney Brenner认为冯·诺依曼提出的自复制自动机（及其计算机）也是生物学理论的核心，让后人能够规范化的思考自然和人造机器。<ref name=Brenner2012>{{Citation|journal=Nature| title=Life's code script| year=2012| first=Sydney| last=Brenner|volume=482| issue=7386|pages=461|url=https://www.nature.com/articles/482461a|doi=10.1038/482461a|pmid=22358811}}</ref>

[[冯·诺依曼]]的'''通用构造器 Universal Constructor'''是一个在[[元胞自动机]]（后称CA）环境中的自复制机。它是在20世纪40年代没有使用计算机的情况下设计的。自复制自动机的基本细节发表在了冯·诺依曼的著作《自复制自动机理论 Theory of Self-Reproducing Automata》中，该书由亚瑟·伯克斯 Arthur W. Burks于冯·诺依曼去世后的1966 年完成。<ref name=TSRA>{{Citation| url=https://archive.org/details/theoryofselfrepr00vonn_0| title=''Theory of Self-Reproducing Automata.''| author1=von Neumann, John| author2=Burks, Arthur W.| year=1966| publisher=University of Illinois Press| format=Scanned book online| archive-date=2015-06-24| access-date=2017-02-28}}</ref> 虽然自复制自动机不像冯诺依曼的其他成就那样广为人知，但它被认为是自动机理论 Automata Theory、[[复杂系统]]和人工生命的基础。<ref name=McMullin2000>{{Citation|journal=Artificial Life|last=McMullin|first=B.|year=2000|title=John von Neumann and the Evolutionary Growth of Complexity: Looking Backwards, Looking Forwards...|volume=6|issue=4|pages=347–361|url=http://www.eeng.dcu.ie/~alife/bmcm-alj-2000/|doi=10.1162/106454600300103674|pmid=11348586}}</ref><ref name=Rocha1998>{{Citation|journal=Evolutionary Systems| title=Selected self-organization and the semiotics of evolutionary systems| year=1998| first=Luis M.| last=Rocha|pages=341–358|publisher=Springer, Dordrecht| doi=10.1007/978-94-017-1510-2_25| isbn=978-90-481-5103-5|url=https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-94-017-1510-2_25}}</ref>并且，诺贝尔奖得主悉尼布伦纳 Sydney Brenner认为冯·诺依曼提出的自复制自动机（及其计算机）也是生物学理论的核心，让后人能够规范化的思考自然和人造机器。<ref name=Brenner2012>{{Citation|journal=Nature| title=Life's code script| year=2012| first=Sydney| last=Brenner|volume=482| issue=7386|pages=461|url=https://www.nature.com/articles/482461a|doi=10.1038/482461a|pmid=22358811}}</ref>

冯·诺依曼1949年在伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的演讲中提到，<ref name="TSRA" />他的目标是设计一种复杂性可以自动增长（类似于自然选择下有机生命体）的机器。当被问到机器要跨越多高的复杂性阈值才能够进化时，<ref name="Rocha1998" />他给出了一个抽象的自复制机模型。在他的设计中，自复制机包含三个组件：1、关于自身结构的“描述文件”（类似于蓝图或编码）；2、能够阅读并按照任何“描述文件”构建机器的通用构造模块 Universal Constructor Mechanism''，但构建过程不包括生成“描述文件”；3、能够复制任何“描述文件”的通用复制模块 Universal Copy Machine。在通用构造模块基于“描述文件”构建新机器后，使用通用复制模块生成该“描述文件”的副本并放入到新机器中，进而生成该自复制机的复制。有些自复制机会先复制“描述文件”，然后再构建新机器并放入。但无论顺序如何，''自复制机'' 可以通过累积“描述文件”的突变来进化（获得复杂性增长），而不是通过机器自身的变化来实现复杂性的增长。<ref name="Rocha1998" /><ref name="Brenner2012" /> （译者：可类比物种的进化是种群基因形的逐渐变化而非某一生物个体突然进化。）

冯·诺依曼1949年在伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的演讲中提到，<ref name="TSRA" />他的目标是设计一种复杂性可以自动增长（类似于自然选择下有机生命体）的机器。当被问到机器要跨越多高的复杂性阈值才能够进化时，<ref name="Rocha1998" />他给出了一个抽象的自复制机模型。在他的设计中，自复制机包含三个组件：1、关于自身结构的“描述文件”（类似于蓝图或编码）；2、能够阅读并按照任何“描述文件”构建机器的通用构造模块 Universal Constructor Mechanism，但构建过程不包括生成“描述文件”；3、能够复制任何“描述文件”的通用复制模块 Universal Copy Machine。在通用构造模块基于“描述文件”构建新机器后，使用通用复制模块生成该“描述文件”的副本并放入到新机器中，进而生成该自复制机的复制。有些自复制机会先复制“描述文件”，然后再构建新机器并放入。但无论顺序如何，自复制机可以通过累积“描述文件”的突变来进化（获得复杂性增长），而不是通过机器自身的变化来实现复杂性的增长。<ref name="Rocha1998" /><ref name="Brenner2012" /> （译者：可类比物种的进化是种群基因形的逐渐变化而非某一生物个体突然进化。）

为了更详细地定义''自复制机''，冯诺依曼提出了[[元胞自动机]]的概念。元胞自动机由二维网格单元组成，每个单元在任何单位时间段都可以处于29种状态中的一种。在每个单位时间段中，每个单元格都根据上一个单位时间段周围单元格的状态更新其状态。所有单元的更新规则都是相同的。（译者：规则有很多，比如上一时间段周围八格里有一格处于状态一，那么这一时间段这一格就变成状态一。）

为了更详细地定义自复制机，冯诺依曼提出了[[元胞自动机]]的概念。元胞自动机由二维网格单元组成，每个单元在任何单位时间段都可以处于29种状态中的一种。在每个单位时间段中，每个单元格都根据上一个单位时间段周围单元格的状态更新其状态。所有单元的更新规则都是相同的。（译者：规则有很多，比如上一时间段周围八格里有一格处于状态一，那么这一时间段这一格就变成状态一。）

通用构造器是该元胞自动机中的特定状态变化模式。它包含一行作为“描述文件”的单元格（类似于图灵指令磁带 Turing's tape），上面编码了一系列构建指令作为构建机器的“蓝图”。自复制机逐条读取这些指令并执行相应的操作，使用它的“构造臂”（通用构造模块，其功能类似于操作系统 <ref name=Rocha1998/>）在元胞自动机的其他单元网格处建立一个不包含“描述文件”的''自复制机''副本。需要注意：“描述文件”携带的信息量不足以包含用于构建自身的说明，就像容器不能包含相同大小的容器一样。因此，该机器还要包括单独的''通用复制模块''，该模块读取并复制“描述文件”，然后将副本放入新建的机器内。新生成的一组''通用构造模块''、''通用复制模块''和“描述文件”与旧的相同，并且会再次进行复制。

通用构造器是该元胞自动机中的特定状态变化模式。它包含一行作为“描述文件”的单元格（类似于图灵指令磁带 Turing's tape），上面编码了一系列构建指令作为构建机器的“蓝图”。自复制机逐条读取这些指令并执行相应的操作，使用它的“构造臂”（通用构造模块，其功能类似于操作系统 <ref name=Rocha1998/>）在元胞自动机的其他单元网格处建立一个不包含“描述文件”的自复制机副本。需要注意：“描述文件”携带的信息量不足以包含用于构建自身的说明，就像容器不能包含相同大小的容器一样。因此，该机器还要包括单独的通用复制模块，该模块读取并复制“描述文件”，然后将副本放入新建的机器内。新生成的一组通用构造模块、通用复制模块和“描述文件”与旧的相同，并且会再次进行复制。

冯·诺依曼的重要贡献是机器的“描述文件”，通过通用复制模块复制并传递给后代的过程具有具有双重用途：既是再生产中建构机制的主动组成部分，又是''被动''复制过程的目标。这一部分由冯·诺依曼的通用构造模块、通用复制模块和“描述文件”中的“描述文件”（类似于图灵的指令磁带）来扮演。<ref name="Rocha1998" />通用构造模块、通用复制模块和“描述文件”的组合概念化并形式化了：i) 自我复制。ii)开放式进化或在生物有机体中观察到的复杂性增长。<ref name="McMullin2000" />

冯·诺依曼的重要贡献是机器的“描述文件”，通过通用复制模块复制并传递给后代的过程具有具有双重用途：既是再生产中建构机制的主动组成部分，又是被动复制过程的目标。这一部分由冯·诺依曼的通用构造模块、通用复制模块和“描述文件”中的“描述文件”（类似于图灵的指令磁带）来扮演。<ref name="Rocha1998" />通用构造模块、通用复制模块和“描述文件”的组合概念化并形式化了：i) 自我复制。ii)开放式进化或在生物有机体中观察到的复杂性增长。<ref name="McMullin2000" />

“图灵发明了存储程序计算机，冯·诺依曼证明了“描述文件”和通用构造模块是分开的。这不是小事，物理学家埃尔文·薛定谔（Erwin Schrödinger）在其 1944 年的著作《生命是什么？ What is Life?》中混淆了“描述文件”和通用构造模块。在这本书中，他将染色体视为“建筑师的计划和建筑者的工艺融为一体”是错误的。“描述文件”只包含对功能（构建新机器与复制“描述文件”）的描述，而不包括本身。”

“图灵发明了存储程序计算机，冯·诺依曼证明了“描述文件”和通用构造模块是分开的。这不是小事，物理学家[[埃尔文·薛定谔]] Erwin Schrödinger在其 1944 年的著作《生命是什么？ What is Life?》中混淆了“描述文件”和通用构造模块。在这本书中，他将染色体视为“建筑师的计划和建筑者的工艺融为一体”是错误的。“描述文件”只包含对功能（构建新机器与复制“描述文件”）的描述，而不包括本身。”