自创生理论 - 版本历史

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	Zeleny和Hufford曾经对一个典型的细胞从六个关键点进行了分析，两种细胞的示意图如下图所示，其中一个是真核细胞，也就是细胞内有细胞核的，另一个是原核细胞，其中没有细胞核。		Zeleny和Hufford曾经对一个典型的细胞从六个关键点进行了分析，两种细胞的示意图如下图所示，其中一个是真核细胞，也就是细胞内有细胞核的，另一个是原核细胞，其中没有细胞核。
		+
		+	[[File:cell Autopoiesis.PNG\|500px]]
		+
		+	1、细胞拥有可以确认的由离子形成的细胞膜边界，因此细胞是明确的实体。
		+
		+	2、细胞拥有明确的部件，例如线粒体、细胞核以及由众所周知的内置网形成的细胞膜网络。所以，细胞是可以被分析的。
		+
		+	3、所有的部件都拥有电化学属性，通用的物理规律决定了细胞内部部件之间的传输和相互作用。因此，细胞是一个机械的系统。
		+
		+	4、细胞的边界是由磷脂分子和特定的蛋白质合成的细胞膜构成。脂肪分子排列形成了双层结构，这种结构就可以形成选择性的渗透障碍，蛋白质在这种双层结构中也呈现膜状，调节形成了很多细胞膜的功能。一个脂肪分子有两个部分，一个具有极性的头是亲水的，和一个碳氢化合物的尾巴是厌水的。尾巴和头连接在一起形成了双层结构。完整的蛋白质也有吸水和厌水的区域，因此边界部分就通过近邻偏好关系而形成了自我修复的机制。
		+
		+	[[File:polar23.PNG\|500px]]
		+
		+	5、边界的脂肪和蛋白质部件是由细胞自己产生的。例如，大多数用于形成新的细胞膜的脂肪分子是由内置网形成的，而内置网是细胞的一个复杂的、膜状的部件。因此，边界部件是由系统自我产生的。
		+
		+	6、细胞中的所有其他部件（包括线粒体、细胞核、核糖酶素、内置网）都是被细胞以及在细胞内部产生的。一些化学成分（例如金属离子）不是被细胞产生的，而是通过细胞膜从外界输入进来的，但成为了细胞的操作部分，所以细胞的部件是自我生产的。
		+
		+	===构造、特化和顺序的自创生关系===
		+
		+	除了六个标准以外，自创生理论还定义了三种必要的关系类型，下面针对一个典型的细胞来说明这些关系。
		+
		+	1 构造关系
		+
		+	构造关系决定了细胞的三维形状和结构以便生产的其他关系可以被维护。这种关系是通过那些具备立体化学特性的分子并能够使得其他过程持续发生的分子来实现的。
		+
		+	一个明显的例子就是细胞膜或者细胞边界的构建。在动物细胞中，细胞膜是围绕着线粒体的，就像是围绕着细胞自己，它维护了细胞内的物质并且通过扩散而调节反应的速率。各种各样的反应分子沿着细胞膜按照一种特定的顺序分布着，以便能量生产能够有序而高效的完成。在植物细胞中，除了离子构成的细胞膜以外，还有一个包含了纤维素的细胞壁。这种纤维素是由葡萄糖物质长链包裹在一起而形成的钢硬的线，这就形成了植物的刚性。
		+
		+	第二个例子是蛋白质酶的活动位穴。这些活动位穴对于大部分反应来说起着催化剂的作用，它们能改变特定的物质而使得化学反应更容易发生。一般的，活动位穴存在于酶分子的特定位置。在这些位置上，氨基酸又是通过“催化剂”或者“合作酶”的帮助利用它结构的配置来适应特定的物质。物质分子和活动位穴相互锁定，只有当它们不再适应的时候才会改变。
		+
		+	2 特化关系
		+
		+	在化学特性上，这些关系决定了细胞组件的唯一性。这种关系促使细胞组件通过它们之间的相互作用参与了整个细胞的构建。在DNA和RNA以及组建产生的介于酶和酶催化的物质之间的蛋白质中有两种主要的结构对应。
		+
		+	蛋白质合成是很复杂的过程，因为每一种蛋白的形成都需要连接20种不同的氨基酸以形成特定的组合，总计大概需要300或更多的单元。这就需要RNA模板分子，就好像每个蛋白质的裁缝一样，它按照顺序包含了对每个氨基酸以及酶和t-RNA的特定空间。
		+
		+	正如已经论述的，酶对于细胞中的大多数反应都是必要的，另外，每一种特定的反应都需要特定的酶以及相应的物质。因此细胞需要上百种的酶，每一种都是由细胞自己生产的。
		+
		+	3 顺序关系
		+
		+	顺序关系涉及了细胞生产过程的动态。各种化学反应形成复杂的反馈闭环以保证各种产物的生产能够以正确的速率和顺序继续。例如，氧化反应的能量生产是在线粒体中被磷酸盐和ADP控制的。同时，化学反应消耗能量来生产ADP和磷酸盐，这样就可以使得整个过程自动化。并且，能量的高效利用就可以使得这些必要物质的生产更加高效。
		+
		+	===其他可能的自创生系统===
		+	一个非常有趣的问题是，自创生系统是否有其他的实例呢？例如，多细胞生命是不是也是自创生系统呢？Maturana关于这个问题的判断是模棱两可的，他怀疑类似动物和植物这样的生物是二级自创生系统。也就是它们的组件不是细胞中的那些分子而是细胞本身。另外，他也建议一些细胞系统并不是真正的自创生系统，而仅仅是群落。那么关于那些存在着闭圈的组织关系系统，但人们并不认为是生命的系统是否为自创生的呢？最后，非物理系统例如自创生自动机以及一群思想或者一个社会是否为自创生系统呢？
		+
		+	==自创生理论在生物和化学中的应用==
		+
		+	读者一定认为正如自创生理论所声名的，它应该在生物学领域起到关键作用。而事实上，生物学界接受这个观点却用了很多年的时间。在1979年的时候，我曾经给英国的著名生物学家Steven Rose教授写信寻问自创生理论的情况。他回信说虽然Maturana是一个值得尊敬的生物学家，但是他不想对这个理论作出评价。生物学界有一个例外是Lynn Margulis，她提出了原核生命是由很多更简单的生命共生而形成的，这个理论本身也是备受争议的。
		+
		+	然而，随着生命的起源以及能够展现自创生特征的非生命化学系统这两个领域的增长，自创生理论在近年来受到了普遍的关注。人们还就自创生理论与Prigogine的耗散结构论进行了比较。Varela还曾经研究过免疫系统，免疫系统可以被认为是组织闭合的但却不是自创生的系统。由于这个问题比较专业，我们在这里就不讨论了。
		+
		+	===最小的细胞以及生命的起源===
		+
		+	关于地球上的生命起源研究有两个方法主线。第一种方法是基于酶和基因的，它认为生命是用分子的特征以及基因的功能和结构来刻画的。第二种方法是认为生命是用细胞的新陈代谢特征来刻画的。然而，这两种方法都没有提供一个标准的生命模型能够解决所有的重要问题。尤其是在什么样的条件下原生化学系统能够形成获得生命系统呢？我们如何认识非陆地生命系统呢？它们从结构上究竟与我们有什么区别？
		+
		+	Fleischaker提出自创生以及最小细胞的概念一起可以给第二种方法提供一个健全的理论框架。自创生理论的目标自然是给生命提供了一个有用的可操作的定义，虽然Fleischaker争论说自创生系统的定义需要做一定修改。这种修改就是要把“生命”系统局限在物理的自创生系统而不是非物理的可能的生命系统。关于这个问题我们将在第3.3.2节讨论。
		+
		+	当我们把自创生理论作为生命的定义的时候，下一个步骤就是考虑如何构造一个基本的自创生的系统。注意，自创生理论既提供了所有的东西也等于什么都没说。一个自我构建的系统要么存在产生了它自己要么根本就不存在。根本没有两种之间的情况。这就导致了给定了地球原始的条件是否能够涌现出理论上的最小细胞出来。实际上，Fleischaker考虑了三种不同的最小细胞的特征：最小的细胞应该能够代表我们熟悉的生命形式；最小细胞应该能够抓住地球生命同样也是非地球生命的特征。
		+
		+	关于最后一点，没有什么是超过应用于物理空间自创生系统的六点特征的，如果过于具体则会添加不必要的约束。另一方面，我们可以针对现代的细胞详细论述。这样的细胞可以看作是“拥有DNA环状结构、ATP驱动的、具备能量转换功能、由蛋白质细胞膜的包裹的以酶为介质的细胞质溶液集体”。这种概化的说明显然可以涵盖原核生物（如细菌）和真核生物（如海藻、真菌、动物、植物细胞）甚至它们可能存在显著不同。
		+
		+	[[File:minimalcell23.PNG\|500px]]
		+
		+	最小的细胞途径包含了生命的起源。第一个细胞依赖于一个非常基本的没有后期类似酶机制的细胞。Fleischaker建议必须能够实现一些操作：
		+	1、细胞必须能够展示出一个具有边界的结构的形成和维护。这种结构应该能够创造出一个良好的内部环境，并且还能够有选择的输入和输出分子和金属离子。现代细胞研究中发现的磷质双层结构促成了一个封闭球的形成并且避免了与水的接触。磷质双层结构在某方面说也是可渗透的并且可以在没有复杂酶相互作用的条件下进行，例如，它可以渗透钠原子以及质子。
		+	2、细胞还必须拥有某种保持活动能量转换结构来维持自身避免化学的均衡。一个最早的形式就是被光驱动的光合系统。色素分子将会作为质子泵潜入到细胞膜中去并引起细胞内新材质的集中。
		+	3、细胞必须使用、转换它自己的材料来构建它需要的组件及边界。这个过程的一个可能开始是二氧化碳的输入以及碳和氧在光的作用下的转换。
		+
		+	最重要的不是形成这些基本操作的特定机制，而是所有的这些操作都需要成为一个连续的动态的自我生产的网络整体。

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	我们将把这些评价标准应用到细胞身上。在这里我们将简要的描述自创生关系的实现，以及通过应用分子生物学中描述的细胞的构成，正如Alberts或Freifelder，Raven和Johnson等人介绍的。		我们将把这些评价标准应用到细胞身上。在这里我们将简要的描述自创生关系的实现，以及通过应用分子生物学中描述的细胞的构成，正如Alberts或Freifelder，Raven和Johnson等人介绍的。
		+
		+	==细胞中的自创生过程说明==
		+
		+	这一节将简单描述一个细胞中的化学物质自创生关系。Alberts等人曾经作过很好的有关分子生物学的介绍。
		+
		+	===应用六个标准===
		+
		+	Zeleny和Hufford曾经对一个典型的细胞从六个关键点进行了分析，两种细胞的示意图如下图所示，其中一个是真核细胞，也就是细胞内有细胞核的，另一个是原核细胞，其中没有细胞核。

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	自创生系统应与异创生系统形成对比。以汽车工厂为例：它使用原材料（部件）来生成汽车（一个有组织的结构），而汽车却是自身（工厂）以外的东西。然而，如果该系统从工厂拓展到工厂的“环境”中的组成组分，如供应链、工厂/设备、工人、经销商、客户、合同、竞争对手、汽车、备件等等，那么该系统作为一个能独立生存的系统，可以被认为是自创生的。<ref>{{Cite book \|title=Knowledge production in organizations : a processual autopoietic view \| first = Kaj U \| last = Koskinen \| name-list-style = vanc \|date=2013 \|publisher=Springer \|isbn=9783319001043 \|location=Heidelberg }}</ref>		自创生系统应与异创生系统形成对比。以汽车工厂为例：它使用原材料（部件）来生成汽车（一个有组织的结构），而汽车却是自身（工厂）以外的东西。然而，如果该系统从工厂拓展到工厂的“环境”中的组成组分，如供应链、工厂/设备、工人、经销商、客户、合同、竞争对手、汽车、备件等等，那么该系统作为一个能独立生存的系统，可以被认为是自创生的。<ref>{{Cite book \|title=Knowledge production in organizations : a processual autopoietic view \| first = Kaj U \| last = Koskinen \| name-list-style = vanc \|date=2013 \|publisher=Springer \|isbn=9783319001043 \|location=Heidelberg }}</ref>
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		+	尽管其他人经常使用该术语来作为自组织 self-organization的同义词，Maturana本人表示他“永远不会使自组织的概念……在操作上它是不可能的。换句话说，如果一个事物的组织发生了变化，这个事物也就发生了变化。”<ref>{{cite book \|last=Maturana \|first=Humberto \| name-list-style = vanc \|year=1987 \|chapter=Everything is said by an observer \|title=Gaia, a Way of Knowing: Political Implications of the New Biology \|editor=Thompson, William Irwin \|publisher=Lindisfarne Press \|location=Great Barrington, MA \|pages=65–82, 71\|isbn=978-0-940262-23-2}}</ref>此外，自创生系统是自主的，并且在操作上是封闭的。也就是说，它内部有足够的过程，来维持整个系统。自创生系统和它们的媒介“在结构上是耦合的”，嵌入在一种变化的动态中，可以被称为感知-运动的耦合。<ref>{{cite journal \| vauthors = Allen M, Friston KJ \| title = From cognitivism to autopoiesis: towards a computational framework for the embodied mind \| journal = Synthese \| volume = 195 \| issue = 6 \| pages = 2459–2482 \| date = 2018-06-01 \| pmid = 29887647 \| pmc = 5972168 \| doi = 10.1007/s11229-016-1288-5 }}</ref>这种连续的动态被认为是知识或认知的初级形式，可以在整个生命形式中观察到。
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		+	在Niklas Luhmann的系统理论 Systems Theory里<ref>{{cite book \| vauthors = Maula M \| <!-- author-link1 = Marjatta Maula --> \| date = 2006 \| series = Advanced Series in Management \| title = Organizations as learning systems: 'Living composition' as an enabling infrastructure. \| publisher = Emerald Group Publishing }}</ref>，可以找到自创生概念在社会学中的应用。随后，Bob Jessop在研究资本主义国家系统时对其进行了调整。Marjatta在商业背景下改造了自创生的概念。把自创生的理论应用于法律体系的除了Niklas Luhmann还有Gunther Teubner。<ref>{{cite book \| first = Gunther \| last = Teubner \| name-list-style = vanc \| title = Law as an Autopoietic System \| publisher = The European University Institute Press \| date = 1992 }}</ref><ref>For a discussion on the evolution and development of autopoietic legal systems, see, {{cite book \| first = Neil T. \| last = Lyons \| chapter = Autopoiesis: Evolution, Assimilation, and Causation of Normative Closure \| title = Law, Justice, and Miscommunications: Essays in Applied Legal Philosophy \| veditors = Kaye T \| publisher = Vanderplas Publishing \| date = 2011 \| isbn = 978-1-60042-152-5 }}</ref>
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		+	在文本研究的背景下，Jerome McGann认为，文本是“作为自生成的反馈系统运作的自创生机制，不能与操纵和使用它们的人分开”。<ref>{{cite book \| vauthors = McGann J \| title = The Textual Condition \| publisher = Princeton University Press \| date = 1986 \| page = 15 }}</ref>他引用Maturana和Varela的观点，将自创生系统定义为“一个封闭的拓扑空间，它‘作为一个生产其自身组成部分的系统运作，以此不断产生和规定其自身的组织，并在其组成部分的无穷更替中做到这一点’”，结论是“自创生系统因此区别与异创生系统，后者是笛卡尔式的，‘其运作的产物与自身不同’。McGann认为，编码和标记看起来是异创生的，但却是用它们来维持的系统的生成部分，因此语言和印刷或电子技术是自创生系统。<ref>{{cite book \| vauthors = McGann J \| chapter = Marking Texts of Many Dimensions \| veditors = Schreibman S, Siemens RG, Unsworth JM \| title = A Companion to Digital Humanities \| publisher = John Wiley & Sons \| date = 2000 \| pages = 200–201 }}</ref>
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		+	哲学家Slavoj Žižek在讨论黑格尔 Hegel时认为：“黑格尔——用今天的话来说——是关于自创生的终极思想家，思考了从混乱的偶然性中必然特征的涌现，偶然性的逐渐自我组织，从混乱中秩序的逐渐上升。”<ref>{{cite book \| first = Slavoj \| last = Žižek \| name-list-style = vanc \| title = Less Than Nothing \| publisher = Verso \| date = 2012 \| page = 467 }}</ref>

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 |description=生命起源,自创生, Autopoiesis,人工生命
 }}
 [[File:3D-SIM-4_Anaphase_3_color.jpg|thumb|图1：三维形式的有丝分裂过程中的活细胞——一个自创生系统的例子]]
 “自创生”指的是一个能够自我繁殖和维持的系统，最初的定义可以在《自创生和认知：生命的实现 Autopoiesis and Cognition: The Realization of the Living》(1973年第1版，1980年第2版)中找到<ref>Maturana, Varela, 1980, p. 89.</ref>:

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 {{refbegin|30em}}
-* {{cite journal | last = Goosseff | first = Kyrill A. | name-list-style = vanc | date = 2010 | title = Autopoeisis and meaning: a biological approach to Bakhtin's superaddressee | journal = Journal of Organizational Change Management | volume = 23 | issue = 2 | pages = 145–151 | doi = 10.1108/09534811011031319 }}
+* {{cite journal | last = Goosseff | first = Kyrill A. |date = 2010 | title = Autopoeisis and meaning: a biological approach to Bakhtin's superaddressee | journal = Journal of Organizational Change Management | volume = 23 | issue = 2 | pages = 145–151 | doi = 10.1108/09534811011031319 }}
-* {{cite book | first = Fritjof | last = Capra | author-link = Fritjof Capra | name-list-style = vanc | date = 1997 | title = The Web of Life | publisher = Random House | isbn = 978-0-385-47676-8 }} – general introduction to the ideas behind autopoiesis
+* {{cite book | first = Fritjof | last = Capra  | date = 1997 | title = The Web of Life | publisher = Random House | isbn = 978-0-385-47676-8 }} – general introduction to the ideas behind autopoiesis
-* {{cite book | last = Dyke | first = Charles | name-list-style = vanc | date = 1988 | title = The Evolutionary Dynamics of Complex Systems: A Study in Biosocial Complexity | location = New York | publisher = Oxford University Press }}
+* {{cite book | last = Dyke | first = Charles | date = 1988 | title = The Evolutionary Dynamics of Complex Systems: A Study in Biosocial Complexity | location = New York | publisher = Oxford University Press }}
-* {{cite book | last = Livingston | first = Ira | name-list-style = vanc | date = 2006 | title = Between Science and Literature: An Introduction to Autopoetics | publisher = University of Illinois Press.  | isbn = 978-0-252-07254-3 }} &mdash;an adaptation of autopoiesis to language.
+* {{cite book | last = Livingston | first = Ira | date = 2006 | title = Between Science and Literature: An Introduction to Autopoetics | publisher = University of Illinois Press.  | isbn = 978-0-252-07254-3 }} &mdash;an adaptation of autopoiesis to language.
 * {{cite book | last = Luhmann | first = Niklas | date = 1990 | title = Essays on Self-Reference | publisher = Columbia University Press }} &mdash;Luhmann's adaptation of autopoiesis to social systems
-* {{cite journal | vauthors = Luisi PL | author-link1 = Pier Luigi Luisi | title = Autopoiesis: a review and a reappraisal | journal = Die Naturwissenschaften | volume = 90 | issue = 2 | pages = 49–59 | date = February 2003 | pmid = 12590297 | doi = 10.1007/s00114-002-0389-9 | bibcode = 2003NW.....90...49L | s2cid = 10611332 }} &mdash;biologist view of autopoiesis
+* {{cite journal | vauthors = Luisi PL  | title = Autopoiesis: a review and a reappraisal | journal = Die Naturwissenschaften | volume = 90 | issue = 2 | pages = 49–59 | date = February 2003 | pmid = 12590297 | doi = 10.1007/s00114-002-0389-9 | bibcode = 2003NW.....90...49L }} &mdash;biologist view of autopoiesis
 * {{cite book | last1 = Maturana | first1 = Humberto | last2 = Varela | first2 = Francisco | title = Autopoiesis and Cognition: The Realization of the Living | edition = 2nd | date = 1980 | url = https://books.google.com/books?id=nVmcN9Ja68kC&dq=Maturana++Varela+Autopoiesis+Cognition&printsec=frontcover#v=onepage | isbn = 9789027710161 }}
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 * {{cite book | veditors = Cohen RS, Wartofsky MW | author-link2 = Marx W. Wartofsky | title = Boston Studies in the Philosophy of Science | date = 30 April 1980 | volume = 42 | location = Dordecht | publisher = D. Reidel Publishing Co. | isbn = 978-90-277-1015-4 }} &mdash;the main published reference on autopoiesis
-* {{cite book | last = Mingers | first = John | name-list-style = vanc | date = 1994 | title = Self-Producing Systems | publisher = Kluwer Academic/Plenum Publishers | isbn = 978-0-306-44797-6 }} &mdash;a book on the autopoiesis concept in many different areas
+* {{cite book | last = Mingers | first = John  | date = 1994 | title = Self-Producing Systems | publisher = Kluwer Academic/Plenum Publishers | isbn = 978-0-306-44797-6 }} &mdash;a book on the autopoiesis concept in many different areas
-* {{cite journal | last = Robb | first = Fenton F. | name-list-style = vanc | date = 1991 | title = Accounting – A Virtual Autopoietic System? | journal = Systems Practice | volume = 4 | issue = 3 | pages = 215–235 | doi = 10.1007/BF01059566 | s2cid = 145281360 }}
+* {{cite journal | last = Robb | first = Fenton F. | date = 1991 | title = Accounting – A Virtual Autopoietic System? | journal = Systems Practice | volume = 4 | issue = 3 | pages = 215–235 | doi = 10.1007/BF01059566 }}
-* {{cite book | last = Tabbi | first = Joseph | name-list-style = vanc | volume = 2002 | title = Cognitive Fictions | publisher = University of Minnesota Press | isbn = 978-0-8166-3557-3 | year = 2002 }} &mdash; draws on systems theory and cognitive science to introduce autopoiesis to literary studies
+* {{cite book | last = Tabbi | first = Joseph | volume = 2002 | title = Cognitive Fictions | publisher = University of Minnesota Press | isbn = 978-0-8166-3557-3 | year = 2002 }} &mdash; draws on systems theory and cognitive science to introduce autopoiesis to literary studies
-* {{cite journal | last1 = Varela | first1 = Francisco J. | last2 = Maturana | first2 = Humberto R. | last3 = Uribe | first3 = R | name-list-style = vanc | date = 1974 | title = Autopoiesis: the organization of living systems, its characterization and a model. | journal = Biosystems | volume = 5 | issue = 4 | pages = 187–196 | doi = 10.1016/0303-2647(74)90031-8 | pmid = 4407425 }} &mdash;one of the original papers on the concept of autopoiesis.
+* {{cite journal | last1 = Varela | first1 = Francisco J. | last2 = Maturana | first2 = Humberto R. | last3 = Uribe | first3 = R  | date = 1974 | title = Autopoiesis: the organization of living systems, its characterization and a model. | journal = Biosystems | volume = 5 | issue = 4 | pages = 187–196 | doi = 10.1016/0303-2647(74)90031-8 | pmid = 4407425 }} &mdash;one of the original papers on the concept of autopoiesis.
-*  {{cite journal | vauthors = Bourgine P, Stewart J | title = Autopoiesis and cognition | journal = Artificial Life | volume = 10 | issue = 3 | pages = 327–45 | year = 2004 | pmid = 15245631 | doi = 10.1162/1064546041255557 | s2cid = 11475918 }}
+*  {{cite journal | vauthors = Bourgine P, Stewart J | title = Autopoiesis and cognition | journal = Artificial Life | volume = 10 | issue = 3 | pages = 327–45 | year = 2004 | pmid = 15245631 | doi = 10.1162/1064546041255557  }}
 * {{cite book | vauthors = Winograd T, Flores F | author-link1 = Terry Winograd | author-link2 = Fernando Flores | date = 1990 | title = Understanding Computers and Cognition: A New Foundation for Design | url = https://archive.org/details/understandingcom00wino | url-access = registration | publisher = Ablex Pub. Corp. }} &mdash;cognitive systems perspective on autopoiesis
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 注：近年来，Autopoiesis在西方有关复杂系统、人工生命等领域的文献中频繁出现。该理论虽然不算新，但是对生命的认识可谓独到。它把生命看作一个自我创生的系统，即自己生产自己的一个自指系统，思想简洁而深刻。John Minger的Self-producing systems一书虽然不是Autopoiesis理论的开山之作，但是叙述清晰、逻辑性很强，因此本人把该书的第二章描述Autopoiesis理论这部分摘出来反映，希望能够引起更多学者的注意。
 == 自创生理论的基本思想==

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