изкуствен живот

Съдържание

Изкуственият живот се занимава с еволюцията на агенти или популации от организми, съществуващи само под формата на компютърни модели, в изкуствени условия. Целта е да се изследва еволюцията в реалния свят и възможността да се повлияе върху нейния ход, например, за да се премахнат някои наследствени ограничения. Моделите на организми също позволяват невъзможни досега експерименти (като сравняване на еволюцията на Ламарк и естествения подбор).

Понастоящем широко приетата дефиниция на живота не позволява компютърните модели да се считат за живи. Съществуват обаче и други определения и понятия:

Концепциятасилен изкуствен живот(англ. strong alife) определя "живота като процес, който може да бъде абстрахиран от всеки отделен носител" (Джон фон Нойман).
Концепцията заслаб изкуствен живот(англ. weak alife) отрича възможността за създаване на живот отделно от неговия химически носител. Учените, работещи в рамките на тази концепция, се опитват да разберат основните процеси на живота, а не да го имитират. Тоест: „не знаем каква е причината в природата за това явление, но може би е толкова просто, колкото...“

Клетъчните автомати често се използват за симулиране на живот, особено поради тяхната лекота на мащабиране и паралелизиране. Клетъчните автомати и изкуственият живот са исторически тясно свързани.
Невронни мрежи - понякога се използват за моделиране на интелигентността на агентите. Въпреки че традиционно са технология, по-близка до създаването на изкуствен интелект, невронните мрежи могат да бъдат полезни за моделиране на динамиката на популации или високоразвити самообучаващи се организми. Симбиозата между обучението и еволюцията е централната задача на теориите за развитието на инстинктите на висшите организми, т.к.като ефекта на Болдуин.

еволюция

В системите за моделиране на изкуствен живот ламаркизмът в комбинация с "генетична памет" доста често се използва за ускоряване на еволюцията на вроденото поведение, за това цялата памет на симулирания индивид се прехвърля на неговото потомство. В същото време, за разлика от класическата генетична памет, само паметта на предишното поколение се предава на потомството. В този случай ламаркизмът може да се комбинира с дарвинизма, който може да се използва за моделиране на други аспекти на моделите на организма.

източник: М. Тим Джоунс „Програмиране на приложения с изкуствен интелект“ ISBN 1-58450-278-9

Изкуствен интелект

Традиционно изкуственият интелект се изгражда с помощта на дизайн от структура към елемент, докато изкуственият живот се синтезира с помощта на дизайн от елемент към структура.

изкуствена химия

Изкуствената химия възниква като набор от методи, чрез които се моделират химичните процеси между елементите на популациите на изкуствен живот. Един от най-удобните обекти от този вид за изучаване е реакцията на Бутлеров - автокаталитичен синтез на въглехидрати от воден разтвор на формалдехид в присъствието на калциев или магнезиев хидроксид:

В резултат на реакцията се образува смес от въглехидрати с различни структури. Ако количеството формалдехид („хранителна среда“) в разтвора е ограничено, в системата се установява един вид баланс между процесите на растеж и разпадане на въглехидратните молекули. В същото време, както в биологичните системи, най-силните оцеляват, т.е. възниква един вид „естествен подбор“ и най-стабилните (при определени условия) въглехидратни молекули се натрупват в системата.

Смята се, че подобни процесикоито се състояха в предбиологичната химия на Земята, доведоха до появата на живот на планетата.

Еволюционни алгоритми за оптимизационни проблеми

Много оптимизационни алгоритми са тясно свързани с концепцията за слаб изкуствен живот. Основната разлика между тях е как се определя способността на агента да реши проблем.

еволюционно изкуство

Еволюционното изкуство използва технологии и методи за изкуствен живот, за да създаде нови видове визуално изкуство. Еволюционната музика използва подобни технологии, но приложени към музиката.

Mycoplasma laboratoriumе вид бактерии от рода Mycoplasma (Mycoplasma), планирано, частично синтетично разнообразие от бактерии, получени от генома на Mycoplasma genitalium. Тази работа се извършва в института J. Craig Venter от екип от около двадесет учени, ръководени от Нобеловия лауреат Хамилтън Смит, включително ДНК изследователя Крейг Вентър и микробиолога Клайд А. Хътчисън III.

Екипът започна с бактериятаMycoplasma genitalium, облигатен вътреклетъчен паразит с геном от 482 гена, обхващащ 580 000 базови двойки, подредени върху една кръгла хромозома (най-малкият геном на всеки известен естествен организъм, който може да се отглежда в свободна култура). След това те систематично премахват гените, за да намерят минималния набор от 382 гена, които могат да живеят. Тази работа е известна още катоПроект за минимален геном.

Екипът възнамерява да синтезира хромозомни ДНК последователности, съставени от тези 382 гена. След като 381 генната версия на минималната хромозома беше синтезирана, тя беше трансплантирана в клеткаMycoplasma genitalium, за да се създадеMycoplasmaлаборатория.

Получената бактерияMycoplasma laboratoriumсе очаква да може да се репликира с изкуствената си ДНК, така че това е единственият синтетичен организъм до момента, въпреки че молекулярната машина и химическата среда, които биха й позволили да се репликира, не са синтетични.

Институтът J. Craig Venter подаде патенти за генома наMycoplasma laboratorium("минимален бактериален геном") в САЩ и в международен план през 2006 г. Това разширяване на полето на биологичните патенти се оспорва от наблюдателната група за действие по ерозия, технология и концентрация.

Вентър се надява в крайна сметка да синтезира бактерии за производство на водород и биогорива, както и да абсорбира въглероден диоксид и други парникови газове. Джордж Чърч, друг пионер в синтетичната биология, вярва, чеEscherichia coliе по-ефективен организъм отMycoplasma genitaliumи че създаването на напълно синтетичен геном не е нито необходимо, нито прекалено скъпо за такива задачи; той посочва, че синтетичните гени вече са включени вEscherichia coliза изпълнение на някои от горните задачи.

Grey Goo е хипотетичен сценарий за края на света, свързан с напредъка в молекулярната нанотехнология, който предсказва, че неуправляеми самовъзпроизвеждащи се нанороботи ще поглъщат цялата биомаса на Земята в своята програма за самовъзпроизвеждане (известна като „екофагия“).

Обикновено терминът се използва в популярната преса или научната фантастика. В най-лошите постулирани сценарии, изискващи големи, космически машини, материята извън Земята също се превръща в сива слуз. Този термин се отнася до голяммаса от самовъзпроизвеждащи се наномашини, на които липсва структура в голям мащаб, която може или не може да бъде подобна на слуз. Бедствието възниква поради умишленото активиране на машината на Страшния съд или от случайна мутация в самовъзпроизвеждащи се наномашини, използвани за други цели, но проектирани да работят в естествена среда.

Цифровият организъм е самовъзпроизвеждаща се компютърна програма, която мутира и се развива. Цифровите организми се използват като инструмент за изследване на динамиката на еволюцията според Дарвин, за тестване или проверка на конкретни хипотези или математически модели на еволюцията. Тези изследвания са тясно свързани с областта на създаването на изкуствен живот.