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20世纪40年代，冯·诺伊曼开始研究自动机理论。他认为在自动机的初级阶段，必须研究逻辑与构造两个方面的重要问题，这可以用逻辑普遍性、可构造性、构造的普遍性、自繁殖、进化五个问题来表达。他对这五个问题进行了探讨并设计了五种自繁殖自动机模型，即动力模型、元胞模型、兴奋-阈值-疲劳模型、连续模型和概率模型。由于他的早逝，他的设计并没有完成，但他的思想对后世的影响深远，具有深刻的方法论意义，其中一些想法现在开始用来制造生物机器人。冯·诺伊曼开创了人工自动机与自然自动机（即生物）的比较研究并把机