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本文在Langton具有简单形状的基于元胞自动机(CA)的自我复制模型(SR loop)基础上，设计出一种完成复杂形状个体自我复制的非旋转对称自我复制机器。CA是一个确定的动态系统，能够表示时间、空间、状态离散的复杂非线性现象。针对Langton的SR loop自我复制是一种对称性复制，只能够完成正方形的自我复制，本文在9状态5邻居的SR loop基础上，由复制体的形状编码复制体内的基因信息，提出一种12状态9邻居的非旋转对称自我复制机器(USR loop)，完成长方形的自我复制。USR loop的一次基因的表达即完成一次复制。
虽然USR loop能完成非对称形状的自我复制如长方形的自我复制，但要进一步完成复杂形状的复制很困难，并且设计管内的信息很复杂。蛋白质的合成分为两个步骤，首先是DNA的复制，然后是DNA到蛋白质的翻译，不同的核酸序列合成的蛋白质各不相同，本文借鉴分子生物学这一原理，在原有USR loop的复制基础上，扩展成两阶段自我复制方法，并设计出一种15状态9邻居的非旋转对称自我复制机器(USR2 loop)。第一阶段复制类似DNA复制，进行管内信息的复制，复制过程基本上与USR loop一样。第二阶段复制是DNA到蛋白质的翻译合成。在第二阶段，首先生成翻译器，由翻译器对信息进行翻译，并过滤无用信息；接下来由特定的信息完成类似蛋白质的合成，从而使个体表现出复杂的形状特征。采用两阶段自我复制方法的自我复制机器能够对具有类似复杂分形特征的母体进行复制。
完成复杂形状的自我复制，并不需要母体具有复杂的形状。运用两阶段自我复制，能够由简单形态开始，进行简单形态的复制，进而完成复杂形态的合成，从而完成复杂个体的自我复制。