通过稳态调节实现目标态的跨层级缩放：一项演化模拟、实验与分析

所有认知主体皆为复合存在。具体而言，复杂生命主体由细胞构成，而细胞本身是能够在生理与代谢空间中导航的胜任子主体。行为科学、演化发育生物学以及机器智能领域都在寻求生物认知缩放问题的答案：何种演化动力学使单个细胞能够整合其活动，从而涌现出具有属于自身而非其组成部分的目标与能力的新颖高层智能？在此，我们报告基于 TAME 框架的模拟结果，该框架提出演化在形体形态发生过程中将细胞的集体智能通过放大稳态过程中心的目标态，转变为传统行为智能。我们检验了如下假说：一个最小演化框架足以使细胞中微小的低层代谢稳态设定点缩放为集体（组织），从而在形态空间中解决一个问题：全身位置信息轴（经典的法国国旗问题）的组织。我们发现这些涌现的形态发生主体展现出若干预测特征，包括利用应力传播动力学达成目标形态，以及从扰动中恢复的能力（鲁棒性）与长期稳定性（尽管这两者均未被直接选择）。此外，我们观察到系统在稳定后很久突然重构的意外行为。我们在生物系统——再生涡虫——中检验了这一预测，并观察到极为相似的现象。我们提出，该系统是迈向定量理解演化如何将最小目标导向行为（稳态回路）缩放为形态发生及其他空间中的高层问题解决主体的第一步。