Цифровая эволюция

Десять лет назад ученые создали колонию вирусоподобных компьютерных программ, которые могли размножаться, мутировать и уничтожать друг друга в процессе естественного отбора. С каждым годом цифровая эволюция внутри колонии становилась все более похожа на биологическую. К настоящему моменту колония уже эволюционировала настолько, что у нее появились некоторые новые, абсолютно непредвиденные свойства. Например, недавно ученые пытались уничтожить часть существ, но "цифровым животным" удалось обмануть людей, притворившись мертвыми, и таким образом избежать смерти.

Данный проект ведется в Лаборатории цифровой эволюции (devolab.cse.msu.edu) при Мичиганском государственном университете. Над ним работают несколько компьютерных специалистов, биологов и даже один философ. Они сидят за мониторами и внимательно наблюдают за тем, как проходит эволюция. К настоящему моменту несколько миллиардов цифровых существ уже колонизировали компьютерный кластер на 200 машин в здании университета.

Каждый цифровой организм представляет собой несколько строчек кода. Он может реплицироваться со скоростью в несколько десятков тысяч копий в минуту. При этом в каждом поколении могут проявляться случайные мутации, как это происходит и в живой природе. Компьютерная программа под названием Avida помогает отслеживать процессы рождения, жизни и смерти каждого поколения цифровых организмов.

"Avida - это не симуляция эволюции, это она и есть, - говорит (www.carlzimmer.com/articles/2005/articles_2005_Avida.html) Роберт Пеннок (Robert Pennock), философ и участник проекта. - Все основные части дарвиновского процесса здесь присутствуют. Эти существа реплицируются, они мутируют, они конкурируют друг с другом. Здесь происходит процесс естественного отбора... И компьютерные программы, и ДНК являются наборами инструкций. Компьютерная программа говорит компьютеру, как обрабатывать информацию, тогда как инструкции ДНК указывают клеткам, как собирать цепочки протеинов". Получается, что цифровая эволюция в смысле теории информации ничем не отличается от биологической. В этом и есть смысл проекта Avida.

Цифровая жизнь максимально приближена к биологической. Взять, к примеру, яблоню. Она потребляет углекислый газ, воду и питательные вещества. На выходе - древесина, яблоки и токсины для отпугивания или привлечения насекомых. Компьютерная программа работает примерно по тому же принципу: два числа на входе и сумма на выходе.

Поскольку процесс цифровой эволюции идентичен биологическому, то этот проект представляет интерес и для биологов. Благодаря программе Avida они могут за день собрать больше информации о процессе естественного отбора, чем за годы исследования каких-нибудь бактерий.

Например, эксперимент доказал тот факт, что в процессе биологической эволюции методом простых операций могут образоваться сложнейшие органы, такие, например, как человеческий глаз. У цифровых программ, естественно, нет органов. Но у них есть сложные математические функции. Например, ученые запустили эксперимент, чтобы задокументировать, смогут ли цифровые существа самостоятельно научиться такой сложной процедуре, как побитовое сравнение чисел. В эксперименте с поощрением простых операций было установлено ограничение: 16.000 поколений. После того, как эксперимент повторили 50 раз, оказалось, что в 23 случаях из 50 эволюция смогла породить организмы, которые способны выполнять побитовое сравнение чисел, причем данная функция состояла, как минимум, из 19 строчек компьютерного кода. Что интересно, в каждом из 23 случаев эволюция происходила разными способами.

Сейчас ученые решают множество других проблем: коммуникация между организмами, сотрудничество между ними и совместное решение задач, вопросы пола при размножении и т.д.

Программу Avida можно скачать (sourceforge.net/projects/avida) вместе с исходным кодом (3,5 Мб) и создать колонию цифровых животных на своем собственном компьютере.

Анатолий АЛИЗАР

Версия для печатиВерсия для печати

Номер: 

07 за 2005 год

Рубрика: 

Software
Заметили ошибку? Выделите ее мышкой и нажмите Ctrl+Enter!

Добавить комментарий