Słowa kluczowe: modelowanie ewolucji, algorytmy ewolucyjne, sztuczne życie
Fascynujący świat sztucznych organizmów
Arleta Piwowarczyk
15.I.2004
2
Kluczowe pytanie jakie sie nasuwa dotyczy warunków, jakie musi spełnić komputerowy organizm, aby mógł zostać uznany za żywy. W książce Ellen Thro "Sztuczne życie. Zestaw narzędzi badacza" (1994), autorka podaje, że według twórców i badaczy sztucznego życia żywy jest ten, który:
- Istnieje w przestrzeni i w czasie.
- Rozmnaża się.
- Przechowuje informację o samym sobie.
- Ma metabolizm - może przetwarzać materię na energię.
- Oddziałuje z otoczeniem.
- Składa się z niezależnych części.
- Wykazuje stabilność przy zmiennych warunkach środowiska.
- Ewoluuje.
- Rośnie lub rozszerza się.
Jeśli więc sztucznie stworzony organizm będzie spełniał te kryteria, to będzie go można uznać za żywy. Istotne jest również, że wszystkie te fakty są ze sobą w mniejszy lub większy sposób powiązane, co daje nam jeden spójny obraz całości. Codzienne zachowania żywych organizmów ograniczają się do: szukania pożywienia, oddziaływania ze środowiskiem i podobnymi organizmami, porozumiewania się, współpracy i współzawodnictwa, uczenia się. Wszystkie te działania są przedmiotem badań sztucznego życia.
Kolejnym przykładem zastosowania mechanizmów ewolucji są biomorfy brytyjskiego zoologa Richarda Dawkinsa, które opisał w swojej książce "Ślepy zegarmistrz". Nazwa biomorfy została utworzona przez Desmonda Morrisa dla nieokreślonych zwierzęcopodobnych kształtów w jego surrealistycznych obrazach. Te graficzne kształty odpowiadające genom zostały wykreowane przez Dawkinsa w celu badania ewolucji form. Zastosował on proste operacje genetyki (rekombinacja i mutacja), które umożliwiły zmianę prostych kształtów z pokolenia na pokolenie. Do owej genetyki dodał swój własny wybór jego zdaniem najprzyjemniejszych dla oka lub najbardziej interesujących kształtów do dalszego rozmnażania. Bardzo szybko z prostych kształtów, początkowych opartych na drzewach zaczęły powstawać skomplikowane formy przypominające swoim wyglądem różnorakie owady, insekty, człowieka w czapce, a nawet księżycowy lądownik. Po zaprezentowaniu wyników swoich badań nad biomorfami wiele osób zaczęło się nimi interesować i tworzyć własne modele na nich oparte.

Rysunek 2. Przykładowe biomorfy
Rysunek 3. Biomorfy: Ptak i mucha
Wszystkie istoty - automaty o złożonych regułach - w sztucznym życiu przejawiające pewne zachowania prawdziwych zwierząt nazywane są animkami (ang. animats). Stewart Wilson pierwszy użył tego określenia, nazywając tak swoje wyewoluowane na komputerze poszukujące pożywienia automaty w kształcie kwadratów. Usiłował on zrozumieć podstawowe reguły uczenia się istot żywych prowadzące do lepszego dostosowania się do otoczenia i wymuszające odpowiednie zachowanie. W swoich badaniach wykorzystał systemy klasyfikujące w podobny sposób, w jaki wykorzystał je John Holland w swojej komputerowej żabie. Żaba ta to indywiduum mogące określić jej stosunek do pojawiającego się w jej otoczeniu obcego obiektu. Na podstawie odpowiednich właściwości obiektu jak wielkość, położenie i odległość może podjąć albo atak, albo ucieczkę. Działanie systemu klasyfikującego pomaga jej odpowiedzieć na pytanie jak się zachować w jakiej sytuacji. Jeżeli obiekt jest duży i jest blisko to należy założyć, że jest wrogiem, a jeśli mały, lata i do tego blisko, to należy założyć, że jest pożywieniem. W pozostałych przypadkach żaba może nie reagować na ten obiekt.
W ten sposób Wilson zaprogramował swojego pierwszego animka, którego głównym celem było znajdowanie pożywienia. Aby to osiągnąć posiadał on trzy podstawowe zmysły: wzrok, węch i smak oraz możliwość odczuwania bólu i przyjemności. Nowo stworzony animek po pewnym czasie wykorzystując swoje możliwości nauczył się odnajdować szybko jedzenie w swoim środowisku - znacznie szybciej niż tuż po stworzeniu. Wyglądało to tak, że analizował otoczenie, sprawdzał swoje reguły i albo podejmował działanie na ich podstawie albo dodawał sobie nową regułę, gdy spotkał się z czymś nowym. W czasie swojego istnienia pewne reguły można było uogólnić, a inne usunąć, gdy się nie sprawdzały. W ten sposób utworzył sobie na własne potrzeby 8 podstawowych reguł i był w stanie za każdym razem sprawnie odnaleźć pożywienie.
O szybującym stadzie ptaków, które znakomicie potrafi omijać wszelkie przeszkody oraz o urzekających obrazach wirtualnego malarza w kolejnej części opowieści ze świata sztucznych organizmów.
|