Искусственная жизнь зарождается в компьютерах

2016-02-09 22:14 1999г.

     Специалисты Цюрихского Университета работают над новой "игрой в биологическую жизнь" - Artificial Ontogeny. Этот симулятор в чём-то копирует принципы некогда популярной игры The Game of Life, однако предназначен для моделирования гораздо более серьёзных экспериментов. Например, создания искусственного интеллекта путём "естественной эволюции".
Выглядит страшновато, но кубик толкает.->
     Однако в отличие от автора знаменитого клеточного автомата, Джош Бонгард (Josh Bongard), занимающийся проблемами искусственного интеллекта в Цюрихском Университете, положил в основу своего симулятора не примитивные клетки с заранее заданными поведенческими характеристиками, а гораздо более сложные "эмбрионы", имеющие собственный "генетический код".

     "Геном" каждого эмбриона является, по сути дела, числовая строка, полученная при помощи генератора случайных чисел. В зависимости от значения строки, "генетический код" эмбриона определяет его развитие и реакции на изменения окружающей среды. Так, например, один "ген" может подсказать клетке разделиться надвое и образовать сочленение между новорожденными, дабы приобрести способность к передвижению в пространстве. Другой "ген" позволит приобрести чувствительность к свету или же к физическому воздействию.

     Более того, чтобы усилить схожесть виртуальных и реальных клеток, Бонгард даже снабдил свои создания разного рода химическими "переключателями", позволяющими активировать или же, напротив, отключать те или иные гены. Разумеется, способность синтезировать новые переключатели для новых, появившихся в ходе машинной эволюции, генов также закладывается в ДНК искусственных клеток.

     Для того, чтобы определить победителей в своей игре, Бонгард использует вполне игровую ситуацию. По мере того, как эмбрионы усложняются и превращаются в простейшие "микроорганизмы", состоящие из не менее пятидесяти клеток, исследователь предлагает им поучаствовать в маленьком турнире по толканию виртуального кубика. Победитель, как это случается и в природе, имеет шанс передать свой генетический код будущим поколениям виртуальных животных.

     Самым поразительным, по словам самого Бонгарда, является то, что эволюция сама догадывается, что рост клеток и преобразование их в конгломераты может оказаться весьма полезным делом. По крайней мере, полезным для победы в игре с кубиком.

     Пока, эволюция его эмбрионов идёт по тому же пути, что и эволюция живых организмов Земли: от одиночных клеток к простейшим многоклеточным животным, имеющим связанные между собой нейроны.

Относительно простенькое существо, появившееся в результате компьютерной эволюции.->

     Речь об образовании даже самого примитивного мозга пока не идёт, но, возможно, это связано с тем, что для игры в кубики такой орган и не нужен. Как говорится, сила есть - ума не надо. Поэтому, Бонгард настроен на то, чтобы постепенно усложнять правила игры вплоть до того момента, пока его виртуальная эволюционная машина додумается до создания организмов с центральной нервной системой.

     А дальше- Вполне возможно, что дальше ему удастся получить и первый в мире виртуальный организм, наделённый вполне реальным интеллектом. Без сложного программирования, написания философских трактатов на общие темы и прочих игр абстрактного разума. Простым естественным отбором.

     Об искусственной эволюции и генетических алгоритмах за последние годы сказано и написано уже столько, что очередная новость на эту тему вызывает невольное чувство отторжения: приелось- Но эксперименты здесь порой всё же бывают очень занятными. Как раз об одном из таких было рассказано на последней конференции по робототехнике International Workshop on Biologically Inspired Robotics. Поставил его Джош Бонгард из Цюрихского Университета (Josh Bongard, University of Zurich).

      Суть работы - целенаправленная синтетическая эволюция искусственных многоклеточных организмов. Общий принцип звучит очень знакомо: в памяти компьютера, под управлением специальной программы, создаётся искусственное существо, состоящее из одной «живой клетки» (эмбриона) и «генома». Геном - не что иное, как набор случайных чисел, который определит будущее развитие организма. Эмбрион - программа-транслятор, преобразующая предоставленный ей «генетический» код в новые клетки. Собственно, на этом схожесть виртуального пространства Бонгарда с другими, известными нам аналогичными средами, заканчивается и начинается та специфика, которая и привлекла к работе широкое внимание не только специалистов, но и популярной прессы.

     Дело в том, что этот виртуальный мир предусматривает имитацию физических процессов - тех, что свойственны реальному миру. Там есть свет, температура, химические реакции, сила тяжести. Всё это, естественно, сотворено с целью использования живущими в искусственном мире существами, у которых в состав тела могут включаться клетки, способные взаимодействовать с каждым фактором окружающего их пространства. Одни клетки воспринимают свет, другие обладают тактильной чувствительностью, третьи позволяют производить механическую работу, четвёртые - просто добавляют организму вес. При этом гены отвечают не только за свойства отдельных клеток, но и за то, как они между собой сочленяются, меняя, таким образом, форму организма. Наконец, ещё одна любопытная особенность - наличие аналогов химических веществ, вырабатывая и поглощая которые, клетки могут активировать или отключать отдельные гены. Такая механика позволяет усложнить процессы жизнедеятельности и синтеза новых клеток, теоретически, приведя к созданию сложных, комплексных организмов.

     Но что самое главное, процесс эволюции в мире Бонгарда подчинён «высшей силе» (самим экспериментаторам), ставящей перед живущими в виртуальном пространстве существами определённую цель. В этом - суть эксперимента: у виртуальных существ чётко определена цель жизни - и те, кто с ней не справляется, подлежат уничтожению. Одной из простейших задач стало перемещение в пространстве кубика: те из организмов, что справлялись с ней лучше, продолжали свой род - их генетический материал перемешивался с генами других, столь же способных, порождая в результате породу наиболее приспособленных к механической работе существ.

     Анализ строения таких организмов показывает, что «век» от «века» они подчёркивают в себе определённые физиологические особенности, нужные им для успешного решения поставленной задачи. Пока сложность задач и количество клеток, из которых состоят организмы, невелики, изменения эти носят довольно простой характер - в частности, в случае с перемещением кубика, наблюдается увеличение массы организма. Но, увеличивая сложность задачи, исследователи надеются увидеть и всё большее усложнение строения существ. Главные среди ожидаемых изменений - централизация «нервной системы» и- возникновение сознания. Последнее, вероятнее всего, проявится в виде обособленных от прочего тела участков, выполняющих какие-то функции мозга. Ну, а, заставив виртуальную «природу» синтезировать разумную жизнь, нам останется лишь подсмотреть секрет её строения и повторить решение, уже на более высоком уровне.

scisne.net