Цифровой организм
 | Эта статья требует дополнительных цитат для проверки . ( ноябрь 2013 г. ) |
| Часть серии на |
| Эволюционная биология |
|---|
 |
Цифровой организм -это самореплицирующаяся компьютерная программа , которая мутирует и развивается . Цифровые организмы используются в качестве инструмента для изучения динамики дарвиновской эволюции , а также для проверки или проверки конкретных гипотез или математических моделей эволюции. Изучение цифровых организмов тесно связано с областью искусственной жизни .
История
[ редактировать ]Цифровые организмы можно проследить до игры Darwin , разработанной в 1961 году в Bell Labs, в которой компьютерные программы должны были конкурировать друг с другом, пытаясь помешать другим выполнять . [ 1 ] Аналогичная реализация, которая последовала за этим, была « Основная война» . В основной войне оказалось, что одной из стратегий победы было воспроизвести как можно быстрее, что лишило противника всех вычислительных ресурсов . Программы в игре «Основная война» также смогли мутировать и друг друга, перезаписывая инструкции в смоделированной «памяти», в которой произошла игра. Это позволило конкурирующим программам внедрить поврежденные инструкции друг в друге, которые вызывали ошибки (завершение процесса, который его читал), «порабощенные процессы» (заставляя вражескую программу работать для вас) или даже изменять стратегии в середине игры и исцелять себя.
Стин Расмуссен в Национальной лаборатории Лос -Аламоса взял эту идею из основной войны в одном шаге в своей основной мировой системе, внедрив генетический алгоритм, который автоматически писал программы. Однако Расмуссен не наблюдал эволюции сложных и стабильных программ. Оказалось, что язык программирования , на котором были написаны основные мировые программы, был очень хрупким, и чаще всего мутации полностью разрушают функциональность программы.
Первым, кто решил проблему программы Бриттлентности, был Томас С. Рэй с его системой Tierra , которая была похожа на основной мир. Рэй внес несколько ключевых изменений в языке программирования, так что мутации гораздо реже уничтожат программу. С этими модификациями он впервые наблюдал за компьютерными программами, которые действительно развивались значимым и сложным образом.
Позже Крис Адами , Титус Браун и Чарльз Офриа начали развивать свою Avida , систему [ 2 ] который был вдохновлен Тьеррой, но снова имел некоторые важные различия. В Tierra все программы жили в одном и том же адресном пространстве и могут потенциально выполнять или иным образом мешать коду друг друга. В Авиде, с другой стороны, каждая программа живет в своем собственном адресном пространстве. Из -за этой модификации эксперименты с Avida стали намного чище и легче интерпретировать, чем с Tierra. С Avida исследование цифрового организма начало принимать в качестве достоверного вклада в эволюционную биологию растущим числом эволюционных биологов. Эволюционный биолог Ричард Ленски из Университета штата Мичиган широко использовал Avida в своей работе. Ленски, Адами и их коллеги опубликовали в таких журналах, как природа [ 3 ] и судебное разбирательство Национальной академии наук (США). [ 4 ]
В 1996 году Энди Паргеллис создал систему, похожую на Tierra, называемую амебой , которая развила саморепликацию из случайно посеяемого начального условия. Совсем недавно Reposim - программный пакет, основанный на бинарных цифровых организмах - позволил эволюционному моделированию крупных популяций, которые можно запускать для геологических временных масштабов. [ 5 ]
Физическая форма
[ редактировать ]Смотрите также
[ редактировать ]Связанные темы и обзоры
[ редактировать ]
- Искусственная жизнь
- Эволюционные вычисления
- Генетические алгоритмы
- Комбинаторная оптимизация
- Клеточный автомат
Конкретные программы
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Aleph-null, «Компьютерные воссоздания», программное обеспечение: практика и опыт, вып. 2, с. 93–96, 1972
- ^ "Avida от Devosoft" . avida.devosoft.org .
- ^ Ленски, Ричард Э.; Офрия, Чарльз; Пенок, Роберт Т.; Адами, Кристоф (2003). «Эволюционное происхождение сложных функций» (PDF) . Природа . 423 (6936): 139–144. Bibcode : 2003natur.423..139L . doi : 10.1038/nature01568 . ISSN 0028-0836 . PMID 12736677 . S2CID 4401833 .
- ^ Adami, C.; Ofria, C.; Collier, TC (2000). «Эволюция биологической сложности» . Труды Национальной академии наук . 97 (9): 4463–4468. ARXIV : физика/0005074 . doi : 10.1073/pnas.97.9.4463 . ISSN 0027-8424 . PMC 18257 . PMID 10781045 .
- ^ Гарвуд, Рассел Дж.; Спенсер, Алан Р.Т.; Саттон, Марк Д.; Смит, Эндрю (2019). «Ревозим: моделирование на уровне организма макро и микроэволюции» . Палеонтология . 62 (3): 339–355. Bibcode : 2019palgy..62..339G . doi : 10.1111/pala.12420 . HDL : 10044/1/68991 . ISSN 0031-0239 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- О'Нил, Билл (2003-10-13). «Цифровая эволюция» . PLOS Биология . 1 (1). Публичная библиотека науки (PLOS): E18. doi : 10.1371/journal.pbio.0000018 . ISSN 1545-7885 . PMC 212697 . PMID 14551915 .
- Wilke, Claus O.; Адами, Кристоф (2002). «Биология цифровых организмов». Тенденции в экологии и эволюции . 17 (11). Elsevier BV: 528–532. doi : 10.1016/s0169-5347 (02) 02612-5 .
- Паргеллис, Ан (1996). «Спонтанное поколение цифровой жизни» . Physica D: нелинейные явления . 91 (1–2). Elsevier: 86–96. Bibcode : 1996phyd ... 91 ... 86p . doi : 10.1016/0167-2789 (95) 00268-5 . ISSN 0167-2789 .
- Мисевич, Дусан; Офрия, Чарльз; Ленски, Ричард Е. (2005-11-08). «Сексуальное воспроизведение изменяет генетическую архитектуру цифровых организмов» . Труды Королевского общества B: Биологические науки . 273 (1585). Королевское общество: 457–464. doi : 10.1098/rspb.2005.3338 . ISSN 0962-8452 . PMC 1560214 . PMID 16615213 .
