Искусственная жизнь
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Искусственная жизнь (англ. a-life) — изучение жизни, живых систем и их эволюции при помощи созданных человеком моделей и устройств. Данная область науки изучает механизм процессов, присущих всем живым системам, невзирая на их природу. Хотя этот термин чаще всего применяется к компьютрному моделированию жизненных процессов, он также подходит и к жизни в пробирке (англ. wet alife), изучению искусственно созданных белков и других молекул. Для простоты эта статья описывает компьютерную жизнь.
Содержание |
[править] Обзор
Искусственная жизнь имеет дело с эволюцией агентов или популяций организмов, существующих лишь в виде компьютерных моделей, в искусственных условиях. Целью является изучение эволюции в реальном мире и возможности воздействия на её течение, например, с целью устранить некоторые наследственные ограничения. Модели организмов также повзоляют проводить ранее невозможные эксперименты (такие как сравнение эволюции Ламарка и естественного отбора).
[править] Философия
В настоящее время широко принятое определение жизни не позволяет компьютерным моделям считаться живыми. Однако существуют и другие определения и концепции:
- Концепция сильной искусственной жизни (англ. strong alife) определяет «жизнь как процесс, который можно абстрагировать от какого-либо опрделённого носителя» (Джон фон Нейманн).
- Концепция слабой искусственной жизни (англ. weak alife) отрицает возможность создания жизни отдельно от её химического носителя. Учёные, работающие в рамках этой концепции, пытаются понять базовые процессы жизни, а не имитровать её. То есть: «мы не знаем, что в природе является причиной этого феномена, однако возможно он так же прост, как…»
[править] Технологии
- Клеточные автоматы — часто используются для моделирования жизни, особенно из-за лёгкости масштабирования и параллелизации. Клеточные автоматы и искусственная жизнь исторически близко связаны.
- Нейронные сети — иногда используются для моделирования интеллекта агентов. Хотя это традиционно технология, более близкая к созданию искусственного интеллекта, нейронные сети могут быть полезны для моделирования динамики популяций или высокоразвитых самообучающихся орагинзмов. Симбиоз между обучением и эволюцией центральная задача теорий о развитии инстинктов высших организмов, как например в эффекте Болдуина.
[править] эволюционирование
В системах моделирования искусственной жизни, ламаркизм в сочетании с "генетической памятью" довольно часто применяется для ускорения эволюции врожёднного поведения, для этого вся память моделируемой особи передаётся её потомству. При этом в отличие от классической генетической памяти потомству передаётся память только предыдущего поколения. При этом ламаркизм может совмещаться с дарвинизмом, который может использоваться для моделирования других аспектов моделей организмов.
источник: M. Tim Jones "AI Application Programming" ISBN 1-58450-278-9
[править] Смежные области
[править] Искусственный интеллект
Традиционно при создании искусственного интеллекта используеся проектирование от структуры к элементу, тогда как искусственная жизнь синтезируется при помощи проектирования от элемента к структуре.
[править] Искусственная химия
Искусственная химия зародилась в качестве набора методов, с помощью которых моделируются химические процессы между элементами популяций искусственной жизни. Одним из наиболее удобных для изучения объектов подобного рода является реакция Бутлерова - автокаталитический синтез углеводов из водного раствора формальдегида в присутствии гидроксидов кальция или магния:
x CH2O => CxH2xOx
В результате реакции образуется смесь углеводов самого различного строения. Если количество формальдегида ("питательной среды") в растворе ограничено, в системе устанавливается своеобразное равновесие между процессами роста и распада молекул углеводов. При этом, как и в биологических системах, выживает сильнейший, т.е. происходит своеобразный "естественный отбор", и в системе накапливаются наиболее устойчивые (при данных конкретных условиях) молекулы углеводов.
Считается, что похожие процессы, которые имели место в предбиологической химии Земли, привели к возникновению жизни на планете.
[править] Эволюционные алгоритмы для задач оптимизации
Многие оптимизационные алгоритмы близко связаны с концепцией слабой искусственной жизни. Основная разница между ними состоит в том, как определяется способность агента решить какую-нибудь задачу.
- Муравьиные алгоритмы
- Эволюционные алгоритмы
- Генетические алгоритмы
- Генетическое программирование
- Интеллект толпы
[править] Эволюционное искусство
Эволюционное искусство использует технологии и методы искусственной жизни для создания новых видов визуального искусства. Эволюционная музыка использует похожие технологии, однако в применении к музыке.
[править] История
[править] Критика
В истории искусственной жизни было довольно много споров и противоречий. Джон Мейнард Смит в 1995 году критиковал некоторые работы по искусственной жизни, называя их «наукой без фактов» (англ. fact-free science). Однако недавние публикации [1] по искусственной жизни в крупных научных журналах, таких как Science и Nature свидетельствуют о том, что технологии, используемые для моделирования искусственной жизни, признаются научным сообществом, по крайней мере, для изучения эволюции.
