Русская Википедия:Искусственная жизнь

Шаблон:Переработать Искусственная жизнь (Шаблон:Lang-en, от artificial 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 компьютерному моделированию жизненных процессов, он также подходит и к жизни в пробирке (Шаблон:Lang-en), изучению искусственно созданных белков и других молекул. Для простоты эта статья описывает компьютерную жизнь.

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 позволяют проводить ранее невозможные эксперименты (такие как сравнение эволюции Ламарка и естественного отбора).

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 (Шаблон:Lang-en) определяет «жизнь как процесс, который можно абстрагировать от какого-либо определённого носителя» (Джон фон Нейман).
Концепция слабой искусственной жизни (Шаблон:Lang-en) отрицает возможность создания жизни отдельно от её химического носителя. Учёные, работающие в рамках этой концепции, пытаются понять базовые процессы жизни, а не имитировать её. Шаблон:Нет АИ 2

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 организмов. Симбиоз между обучением и эволюцией — центральная задача теорий о развитии инстинктов высших организмов, как например в эффекте Болдуина.

Эволюционирование

В системах моделирования искусственной жизни, ламаркизм в сочетании с «генетической памятью» довольно часто применяется для ускорения эволюции врождённого 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

Смежные области

Искусственный интеллект

Шаблон:Main Традиционно при создании искусственного интеллекта используется проектирование от структуры к элементу, тогда как искусственная жизнь синтезируется при помощи проектирования от элемента к структуре.

Искусственная химия

Шаблон:Main 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 => C_xH_2xO_x

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, то есть 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.

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.

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.

Mycoplasma laboratorium — проект искусственной жизни

Шаблон:Main Mycoplasma laboratorium — вид бактерий рода Шаблон:Bt-ruslat, запланированная, частично синтетическая разновидность бактерии, полученной из генома Шаблон:Bt-ruslat. Этой работой занимается в Институте Дж. Крэйга Вентера команда из примерно двадцати учёных, возглавляемых Нобелевским лауреатом Хэмильтоном Смитом, включая исследователя ДНК Крэйга Вентера и микробиолога Клайда А. Хатчисона III.

Шаблон:Плохой перевод

Команда ученых начала с бактерии Mycoplasma genitalium, облигатного внутриклеточного паразита, геном которого состоит из 482 генов, включающих 580 000 пар оснований, устроенных на одной круглой хромосоме (наименьший геном любого известного естественного организма, который может быть выращен в свободной культуре). Они тогда систематически удалили гены, чтобы найти минимальный набор 382 генов, которые способны жить. Эта работа была также известна как Минимальный Проект Генома.

Команда намеревается синтезировать последовательности ДНК хромосомы, состоящие из этих 382 генов. Как только версия минимальной хромосомы с 381 геном была синтезирована, её пересадили в клетку Mycoplasma genitalium, чтобы создать Mycoplasma laboratorium.

Получающаяся бактерия Mycoplasma laboratorium, как ожидают, будет в состоянии копировать себя со своей искусственной ДНК, таким образом, она является единственным синтетическим организмом к настоящему времени, хотя молекулярная машина и химическая окружающая среда, которая позволила бы этому копировать, не являются синтетическими.

В 2003 команда продемонстрировала быстрый метод синтезирования генома на пустом месте, произведя геном с 5386 основами бактериофага Phi X 174 приблизительно за две недели. Однако, геном Mycoplasma laboratorium приблизительно в 50 раз больше. В январе 2008 команда сообщила, чтобы синтезировать полные 580 000 пар оснований хромосомы Mycoplasma genitalium, с маленькими модификациями так, чтобы это не было заразным и могло быть отличено от дикого типа. Они назвали этот геном Mycoplasma genitalium JCVI-1.0. Команда также продемонстрировала процесс пересадки (несинтетического) генома от одной разновидности Mycoplasma другой в июне 2007. В 2010 они показали, что они были в состоянии синтезировать 1 000 000 пар оснований генома Mycoplasma mycoides на пустом месте и пересадить это в клетку Mycoplasma capricolum; после этого новый геном встроился в клетку, и новый организм стал способен размножаться.

Институт Дж. Крэйга Вентера подал патенты для Mycoplasma laboratorium геном («минимальный бактериальный геном») в США и интернационально в 2006. Этому расширению области биологических патентов бросает вызов охранительная организация Группа действия на Эрозии, Технологии и Концентрации.

Вентер надеется в конечном счете синтезировать бактерии, чтобы производить водород и биотопливо, и также поглощать углекислый газ и другие парниковые газы. Джордж Черч, другой пионер в синтетической биологии, считает, что Escherichia coli является более эффективным организмом, чем Mycoplasma genitalium, и что создание полностью синтетического генома не является необходимым и слишком дорогостоящим для таких задач; он указывает, что синтетические гены были уже включены в Escherichia coli, чтобы выполнить некоторые из вышеупомянутых задач.

OpenWorm

Шаблон:Main OpenWorm — международный проект по созданию компьютерной модели (in silico) на клеточном уровне одного из наиболее полно изученных^[1] современной биологией микроорганизмов — червя Caenorhabditis elegans^[2]^[3]^[4].

Конечной целью проекта является полная модель, которая включает все клетки C. elegans (чуть менее тысячи). На первой стадии будет моделироваться передвижение червя, для чего симулируется работа 302 нервных клеток и 95 мышечных. На 2014 год были созданы модели нейронного коннектома и мышечных клеток. На сайте проекта доступен трехмерный интерактивный анатомический атлас червя. Участники проекта OpenWorm также развивают платформу geppetto, предназначенную для моделирования целых организмов^[5].

В 2015 году координатор проекта С. Ларсон заявил, что поставленные цели выполнены на 20—30 %^[1].

Серая слизь

Шаблон:Main Серая слизь — гипотетический сценарий конца света, связанный с успехами молекулярных нанотехнологий и предсказывающий, что неуправляемые самореплицирующиеся нанороботы поглотят всю биомассу Земли, выполняя свою программу саморазмножения (данный сценарий известен под названием «экофагия»).

Как правило, термин используется в популярной прессе или научной фантастике. В худших постулируемых сценариях, требующих больши́х, способных к космическим полётам машин, материя вне Земли также обращается в серую слизь. Под этим термином понимается большая масса самовоспроизводящихся наномашин, которые не обладают структурой в большом масштабе, которая может оказаться, а может и не оказаться подобной слизью. Бедствие случается по причине преднамеренного включения Машины судного дня или от случайной мутации в самореплицирующихся наномашинах, используемых в других целях, но созданных для работы в естественной среде.

Цифровой организм

Шаблон:Main Цифровой организм — самовоспроизводящаяся компьютерная программа, которая мутирует и развивается. Цифровые организмы используют в качестве инструмента для изучения динамики эволюции по Дарвину, для тестирования или проверки конкретных гипотез или математических моделей эволюции. Эти исследования тесно связаны с областью создания искусственной жизни.

Самовоспроизводящиеся машины

Шаблон:Main Самовоспроизводящиеся машины (СМ) — тип автономных роботов, которые способны к самовоспроизводству самих себя с использованием материалов из окружающей среды. Таким образом СМ в некотором роде аналогичны организмам живой природы. Сама концепция СМ была предложена и проверена Гомером Якобсеном, Эдвардом Форестом Муром, Фрименом Дайтсоном, Джоном фон Нейманом и позже Эриком Дрекслером в его книге о нанотехнологиях «Машины создания: Грядущая эра нанотехнологий» и Робертом Фрэйтосом и Ральфом Мерклом в их книге «Кинематика самовоспроизводящихся машин»^[6], которые предоставили первый всесторонний анализ целого множества конструкций СМ.

История

Шаблон:Заготовка раздела

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» (Шаблон:Lang-en). Однако недавние публикации^[7] 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.

См. также

Примечания

Шаблон:Примечания

Ссылки

Внешние ссылки

Шаблон:Выбор языка

[NIK-1] 1,0 ^1,1 Шаблон:Книга

[2] Шаблон:Cite web

[3] Towards a virtual C. elegans: A framework for simulation and visualization of the neuromuscular system in a 3D physical environment. Palyanov A., Khayrulin S., Larson S.D. and Dibert A. (2012) In Silico Biology 11(3): 137—147 Шаблон:Webarchive

[4] Current practice in software development for computational neuroscience and how to improve it. Gewaltig, M.-O., & Cannon, R. (2014). PLoS Computational Biology, 10(1), e1003376. doi:10.1371/journal.pcbi.1003376

[5] Openworm is going to be a digital organism in your browser Шаблон:Wayback // Venturebeat, 2014-04-30

[6] Шаблон:Cite web

[7] Шаблон:Cite web

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

Партнерские ресурсы
Криптовалюты	Обмен криптовалют - www.bestchange.ru Криптовалютная биржа CoinEx Криптовалютная биржа Binance HIVE OS - операционная система для майнинга e4pool - Мультивалютный пул для майнинга.
Магазины	AliExpress — глобальная виртуальная (в Интернете) торговая площадка, предоставляющая возможность покупать товары производителей из КНР; computeruniverse.net - Интернет-магазин компьютеров(Промо код 5 Евро на первую покупку:FWWC3ZKQ);
Хостинг	DigitalOcean - американский провайдер облачных инфраструктур, с главным офисом в Нью-Йорке и с центрами обработки данных по всему миру;
Разное	Викиум - Онлайн-тренажер для мозга Like Центр - Центр поддержки и развития предпринимательства. Gamersbay - лучший магазин по бустингу для World of Warcraft. Ноотропы OmniMind N°1 - Усиливает мозговую активность. Повышает мотивацию. Улучшает память. Санкт-Петербургская школа телевидения - это федеральная сеть образовательных центров, которая имеет филиалы в 37 городах России. Lingualeo.com — интерактивный онлайн-сервис для изучения и практики английского языка в увлекательной игровой форме. Junyschool (Джунискул) – международная школа программирования и дизайна для детей и подростков от 5 до 17 лет, где ученики осваивают компьютерную грамотность, развивают алгоритмическое и креативное мышление, изучают основы программирования и компьютерной графики, создают собственные проекты: игры, сайты, программы, приложения, анимации, 3D-модели, монтируют видео. Умназия - Интерактивные онлайн-курсы и тренажеры для развития мышления детей 6-13 лет SkillBox - это один из лидеров российского рынка онлайн-образования. Среди партнеров Skillbox ведущий разработчик сервисного дизайна AIC, медиа-компания Yoola, первое и самое крупное русскоязычное аналитическое агентство Tagline, онлайн-школа дизайна и иллюстрации Bang! Bang! Education, оператор PR-рынка PACO, студия рисования Draw&Go, агентство performance-маркетинга Ingate, scrum-студия Sibirix, имидж-лаборатория Персона. «Нетология» — это университет по подготовке и дополнительному обучению специалистов в области интернет-маркетинга, управления проектами и продуктами, дизайна, Data Science и разработки. В рамках Нетологии студенты получают ценные теоретические знания от лучших экспертов Рунета, выполняют практические задания на отработку полученных навыков, общаются с экспертами и единомышленниками. Познакомиться со всеми продуктами подробнее можно на сайте https://netology.ru, линейка курсов и профессий постоянно обновляется. StudyBay Brazil – это онлайн биржа для португалоговорящих студентов и авторов! Студент получает уникальную работу любого уровня сложности и больше свободного времени, в то время как у автора появляется дополнительный заработок и бесценный опыт. Автор24 — самая большая в России площадка по написанию учебных работ: контрольные и курсовые работы, дипломы, рефераты, решение задач, отчеты по практике, а так же любой другой вид работы. Сервис сотрудничает с более 70 000 авторов. Более 1 000 000 работ уже выполнено. StudyBay – это онлайн биржа для англоязычных студентов и авторов! Студент получает уникальную работу любого уровня сложности и больше свободного времени, в то время как у автора появляется дополнительный заработок и бесценный опыт.