自我复制是自然界中生物最基本的特点之一，是人工生命研究的重要内容。对自我复制的研究，不仅有助于探索生命的规律，促进生物学的发展，而且对新一代纳米计算机的实现起到推动作用。由于自我复制的过程是在众多简单元素的彼此相互作用中涌现出的整体表现，细胞自动机成为研究人工生命的主要基础理论之一。　　大部分关于自我复制的研究都是基于同步细胞自动机，即所有细胞同时经历状态变迁。然而，生物系统具有由不确定性支配的在随机微观层面交互的容错能力。异步细胞自动机成为模拟生命活动非常有效的理论模型。此外，异步细胞自动机没有中央时钟信号，细胞状态变换的发生具有随机性，更适合作纳米计算机的基本结构。自我复制体，作为构造器，具有实现计算回路的自动配置与重构的潜力。　　本文针对如何实现异步细胞自动机的自我复制特性进行了深入研究。论文的贡献在于不仅对构造具备生命特征的人工生命系统具有重要价值，而且对有效利用纳米分子自组织特征构建纳米计算机具有潜在的应用价值。具体的研究成果如下：　　①异步细胞自动机通过应用一种同步化的方法来控制细胞保持同步性，从而实现对同步细胞自动机的模拟。然而这种同步性方法以增加细胞复杂性为代价。更有效的机制是直接利用异步细胞自动机的特性。为避免由于缺乏控制细胞状态变迁的时钟信号而增加变迁函数以及细胞状态的复杂性，论文研究降低细胞复杂度的同时，直接在异步细胞自动机上构建不带“鞘”的自我复制体可靠并行的复制模型。研究的重点在于解决复制体间复杂的交互所产生的死锁问题。实验验证了所构建的自我复制模型的正确性。　　②与自我复制一样，自适应性是自然界中生物的另一个基本特点。论文参照生物自适应的特性，在不增加细胞复杂度的前提下，在自我复制体中引入自适应能力，构建能够模拟生物自适应功能的有效模型。当受到外界干扰时，自我复制体能渐渐的演化使其自身适应不断变化的环境。整个自适应的过程是基于论文提出的自然和近似贪婪选择的机制而实现。实验结果表明自适应性能提高自我复制体在各种不同区域存活与复制能力。尤其，自适应性能促使自我复制结构多样性的出现，极大提高了复制体群体在细胞空间上的细胞占有率。　　③针对目前实现异步计算相对低的复杂度无法用于构建自我复制模型，论文提出简化的自我复制模型。在不增加细胞状态数的同时，极大减少了变迁规则数，从而降低了自我复制模型的复杂度。研究的重点在于如何利用较少变迁规则表现复制体间的动态性。实验表明自我复制体不仅能实现可靠并行复制，同时能较快的达到空间饱和。　　④研发用于模拟自我复制过程的模拟器。根据细胞自动机的原理及自我复制基本的信息处理原则，采用面向对象的编程语言Java，基于Eclipse平台，模拟器实现对自我复制涌现现象的动态展示。对本文自我复制模型的验证实验表明模拟器能够有效地模拟自我复制机制，从而证明模拟器的有效性。