Цифровой организм
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( ноябрь 2013 г. ) |
| Часть серии о |
| Эволюционная биология |
|---|
 |
Цифровой организм — это самовоспроизводящаяся компьютерная программа , которая мутирует и развивается . Цифровые организмы используются как инструмент 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 [ править ]
Цифровые организмы можно проследить до игры «Дарвин» , разработанной в 1961 году в Bell Labs, в которой компьютерным программам приходилось конкурировать друг с другом, пытаясь помешать выполнению других . [1] Аналогичной реализацией, последовавшей за этим, стала игра Core War . В Core War выяснилось, что одной из выигрышных стратегий была максимально быстрая репликация, лишавшая противника всех вычислительных ресурсов . Программы в игре Core War также могли видоизменять себя и друг друга, перезаписывая инструкции в моделируемой «памяти», в которой происходила игра. Это позволяло конкурирующим программам встраивать друг в друга разрушительные инструкции, которые вызывали ошибки (завершение процесса, который их читал), «порабощали процессы» (заставляли вражескую программу работать на вас) или даже меняли стратегии в середине игры и исцеляли себя.
Стин Расмуссен из Лос-Аламосской национальной лаборатории развил идею Core War на шаг дальше в своей базовой мировой системе, представив генетический алгоритм, который автоматически пишет программы. Однако Расмуссен не заметил эволюции сложных и стабильных программ. Оказалось, что язык программирования , на котором были написаны основные программы мира, был очень хрупким, и чаще всего мутации полностью разрушали функциональность программы.
Первым, кто решил проблему хрупкости программы, был Томас С. Рэй с его системой Tierra , которая была похожа на основной мир. Рэй внес некоторые ключевые изменения в язык программирования, чтобы мутации с гораздо меньшей вероятностью могли разрушить программу. Благодаря этим модификациям он впервые увидел компьютерные программы, которые действительно развивались осмысленным и сложным образом.
Позже Крис Адами , Титус Браун и Чарльз Офриа приступили к разработке своей системы Avida . [2] который был вдохновлен Тьеррой, но снова имел некоторые принципиальные отличия. В Tierra все программы находились в одном адресном пространстве и потенциально могли выполняться или иным образом мешать коду друг друга. В Avida, напротив, каждая программа живет в своем адресном пространстве. Благодаря этой модификации эксперименты с Avida стали намного проще и понятнее, чем с Tierra. Благодаря Avida исследования цифровых организмов стали восприниматься растущим числом биологов-эволюционистов как весомый вклад в эволюционную биологию. Эволюционный биолог Ричард Ленски из Мичиганского государственного университета широко использовал Avida в своей работе. Ленски, Адами и их коллеги опубликовали свои работы в таких журналах, как Nature. [3] и Труды Национальной академии наук (США). [4]
В 1996 году Энди Паргеллис создал подобную Tierra систему под названием Amoeba , которая развила самовоспроизведение из случайно заданного начального состояния. Совсем недавно REvoSim — пакет программного обеспечения, основанный на бинарных цифровых организмах, — позволил моделировать эволюционное моделирование больших популяций, которое можно запускать в геологических временных масштабах. [5]
Физическая форма [ править ]
См. также [ править ]
Связанные темы и обзоры [ править ]
- Искусственная жизнь
- Эволюционные вычисления
- Генетические алгоритмы
- Комбинаторная оптимизация
- Клеточный автомат
Конкретные программы [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ Алеф-Налл, «Компьютерные развлечения», Программное обеспечение: практика и опыт, том. 2, стр. 93–96, 1972 г.
- ^ «Авида от Девософт» . avida.devosoft.org .
- ^ Ленски, Ричард Э.; Офрия, Чарльз; Пеннок, Роберт Т.; Адами, Кристоф (2003). «Эволюционное происхождение сложных особенностей» (PDF) . Природа . 423 (6936): 139–144. Бибкод : 2003Natur.423..139L . дои : 10.1038/nature01568 . ISSN 0028-0836 . ПМИД 12736677 . S2CID 4401833 .
- ^ Адами, К.; Офрия, К.; Кольер, TC (2000). «Эволюция биологической сложности» . Труды Национальной академии наук . 97 (9): 4463–4468. arXiv : физика/0005074 . дои : 10.1073/pnas.97.9.4463 . ISSN 0027-8424 . ЧВК 18257 . ПМИД 10781045 .
- ^ Гарвуд, Рассел Дж.; Спенсер, Алан RT; Саттон, Марк Д.; Смит, Эндрю (2019). «REvoSim: моделирование макро- и микроэволюции на уровне организма» . Палеонтология . 62 (3): 339–355. Бибкод : 2019Palgy..62..339G . дои : 10.1111/пала.12420 . hdl : 10044/1/68991 . ISSN 0031-0239 .
Дальнейшее чтение [ править ]
- О'Нил, Билл (13 октября 2003 г.). «Цифровая эволюция» . ПЛОС Биология . 1 (1). Публичная научная библиотека (PLoS): e18. doi : 10.1371/journal.pbio.0000018 . ISSN 1545-7885 . ПМК 212697 . ПМИД 14551915 .
- Вилке, Клаус О.; Адами, Кристоф (2002). «Биология цифровых организмов». Тенденции в экологии и эволюции . 17 (11). Эльзевир Б.В.: 528–532. дои : 10.1016/s0169-5347(02)02612-5 .
- Паргеллис, АН (1996). «Стихийное зарождение цифровой «Жизни» ». Физика D: Нелинейные явления . 91 (1–2). Эльзевир: 86–96. Бибкод : 1996PhyD...91...86P . дои : 10.1016/0167-2789(95)00268-5 . ISSN 0167-2789 .
- Мишевич, Душан; Офрия, Чарльз; Ленски, Ричард Э (08 ноября 2005 г.). «Половое размножение меняет генетическую архитектуру цифровых организмов» . Труды Королевского общества B: Биологические науки . 273 (1585). Королевское общество: 457–464. дои : 10.1098/rspb.2005.3338 . ISSN 0962-8452 . ПМК 1560214 . ПМИД 16615213 .
