Эволюция порока

Эволюция порока

За свои прегрешения, в том числе ересь, Бендер в один прекрасный момент попал в робоад. Кадр из мультсериала «Футурама»

Длительное время числилось, что способность накалывать присуща только человеку. По мере развития науки обманщики нашлись и в животном мире. Сейчас установилась очередь ботов. Ученые «вырастили» 500 поколений машин, и к последним стадиям эволюции боты стали мастерски дурачиться собственных товарищей, чтоб получить больше «пищи».

При моделировании робоэволюции исследователи учли все детали, включая и самое увлекательное — половое размножение.

Создатели новейшей работы, принятой к публикации в журнальчик Proceedings of the National Academy of Sciences, изучают эволюцию. Этот термин вызывает у многих людей ассоциации разве что с первичным бульоном и известной (и при всем этом неправильной) фразой «человек произошел от мортышки». В реальности, эволюционировать может фактически все что угодно. 1-ый создатель работы — Сара Митри (Sara Mitri) занимается эволюцией коммуникации. Специальность Лорена Келлера (Laurent Keller) — эволюционная биология с уклоном в эволюцию соц отношений у муравьев. Дарио Флореано (Dario Floreano) моделирует эволюцию у ботов. В новеньком исследовании трое ученых соединили свои усилия, чтоб узнать, как поменяется в процессе эволюции поведение ботов, способных разговаривать вместе и при всем этом принужденных соперничать за пищу.

Эволюция в манеже

Отдельной социальной ячейкой сделанного исследователями робообщества была группа из 10 машин. Их наружность совершенно не напоминала вид ботов из научно-фантастических кинофильмов. Каждый бот представлял собой плоскую платформу, закрепленную на 2-ух гусеницах. Рядом с гусеницами были интегрированы сенсоры, определяющие цвет поверхности. Каждый бот был опоясан лентой, которая могла сиять голубым. Наверху платформы размещалась камера, способная улавливать этот свет.

Эволюция порока

A. Экспериментальный манеж с «пищей» (F) и «ядом» (P). B. Внешний облик бота. Изображение создателей исследования

Актуальное место ботов было ограничено маленьким манежем, в одном конце которого находилась «пища» (участок пола, ограниченный светлым кольцом), а в другом — «яд» (часть поверхности, очерченная темным кольцом). Машины были запрограммированы как можно подольше оставаться около «пищи». Найти, что перед ними, боты могли с помощью сенсоров, впритирку подъехав к источнику «пищи» либо «яда». При всем этом рядом с «пищей» могли сразу уместиться менее восьми ботов.

Эволюционный фуррор ботов оценивался, исходя из количества времени, проведенного около «пищи» и «яда». Машина получала один балл за каждую единицу времени, когда она находилась рядом с «пищей», и минус балл, если она проводила данное количество секунд около «яда». В процессе опыта боты равномерно учились растрачивать меньше времени на поиск источника еды. Время жизни каждого поколения ботов составляло 1200 временных единиц. По истечении этого срока исследователи отбирали 2-ух из 10 ботов, набравших наибольшее количество баллов.

Счастливчики получали возможность произвести потомство. На данном шаге развития робототехники конкретно скрещивать 2-ух ботов ученые не могут. Чтоб смоделировать половое размножение, исследователи вносили конфигурации в «геномы» машин, контролирующие их «нервную систему». Каждый бот обладал 11 входящими «нейронами», которые соединялись с 3-мя исходящими через 33 «синапса». Значимость, либо «вес», сигнала, прошедшего по каждому из «синапсов», была различной. Боты варьировали характеристики ответа (скорость кручения гусениц либо включение голубого свечения) зависимо от суммарной величины сигнала, поступившего от всех 33 синапсов. «Вес» каждого «синапса» кодировал один из «генов». Соответственно, всего в «геноме» ботов было по 33 гена.

При половом размножении живых созданий геномы отца и мамы смешиваются вместе. Не считая того, в генах потомков непременно возникают мутации, возникшие в процессе процесса смешивания. Для сотворения последнего поколения ботов создатели работы случайным образом выбирали «папу» и «маму» из числа машин, более преуспевших в собственной жизни. «Гены» родителей («вес» отдельных «синапсов») перемешивались, и в их с определенной частотой вносились мутации (изменение «веса»). Новое поколение ботов также запускалось на манеж, и процесс естественного отбора повторялся. В каждой серии тестов (всего их было две) создатели «вырастили» по 500 поколений ботов. Каждое следующее поколение находило «пищу» несколько эффективнее предшествующего.

Как обучить нехорошему

Этот опыт был бы не так увлекателен, если б боты боролись за «пищу» полностью независимо друг от друга. У живых созданий, даже у самых простых, такая ситуация никогда не встречается. Все организмы контактируют меж собой, вынося из общения некоторую информацию. Время от времени одна особь подает другой некий сигнал преднамеренно, а время от времени это происходит непроизвольно. При всем этом передача инфы происходит в обоих случаях.

В робообществе единственным средством передачи сигнала меж машинами служил голубий свет, который испускала опоясывающая ботов лента. По мере того, как машина улучшала свои способности поиска «пищи», в каждый момент времени рядом с ней находилось больше ботов, чем в прошлых поколениях. Соответственно, интенсивность голубого свечения около источника «пищи» росла.

Боты достаточно стремительно сообразили, что голубое свечение с высочайшей вероятностью показывает на «пищу», и у их выработался рефлекс ехать в направлении света. Такое поведение привело к усилению конкуренции около источника «пищи»: доходило до того, что боты начинали отталкивать друг дружку от священного светлого кольца. Разумеется, что сокрытие голубого сигнала улучшило бы шансы отдельного бота оказаться рядом с «пищей». Во 2-ой серии опытов ученые дали ботам возможность держать под контролем свечение ленты.

Эволюция порока

Пунктиром показана информативность голубого свечения в первой серии опытов, сплошной линией — во 2-ой. Нулевое значение информативности соответствует полностью равномерному рассредотачиванию сигнала. Информативность равна единице, когда голубий свет совершенно точно показывает на направление источника «пищи». Изображение создателей исследования.

Итог затмил все ожидания. Накалывать собственных товарищей начало уже десятое поколение ботов. К 52-му поколению боты значительно пореже включали ленту, находясь рядом с «пищей», чем будучи вблизи от «яда». Соответственно, информативность сигнала к 52-му поколению резко свалилась. Наглядно падение представлено на графике справа.

Уменьшение информативности передаваемых роботами сигналов было ожидаемым. Внезапным оказалось, что она не свалилась до нуля. Прямо до 500-го поколения боты время от времени включали ленту, находясь рядом с источником «пищи». Потому в веренице поколений машин сохранился рефлекс движения в сторону голубого свечения.

Разъяснить этот феноминальный, казалось бы, итог можно последующим образом. Падение информативности голубого свечения привело к тому, что боты стали слабее реагировать на него. В поздних поколениях включение ленты рядом с «пищей» с наименьшей вероятностью приводило к тому, что к неосмотрительному боту сбегались несколько соперников. А означает, бот мог набрать наибольшее число баллов и дать потомство даже в этом случае, если он не научился всегда накалывать окружающих.

Такая мягкость естественного отбора привела к тому, что к 500-му поколению в робообществе сформировались несколько типов машин с кардинально различным поведением. Большая часть (61,5 процент) из их никогда не включали ленту, если вблизи была «пища». С вероятностью 50 процентов голубое свечение рядом с «пищей» испускали 11,2 процента ботов. Возможность свечения других машин находилась в промежутке меж 0 и 100 процентами.

Возникновение в популяции нескольких типов геномов является следствием так именуемого дрейфа генов. Этот процесс происходит, когда особь с некоторым набором генов случаем получает возможность дать потомство и распространить свои гены в популяции. Дрейф генов приводит к возникновению огромного геномного контраста в критериях, когда давление отбора не очень очень. При всем этом возможность бросить потомство возникает у особей с самыми различными генотипами. При жестком давлении размножиться могут организмы, владеющие строго определенным набором признаков.

Как обучить нехорошему

По итогам собственной работы создатели сделали несколько выводов. Во-1-х, они проявили, что общение меж особями и передача инфы являются важными факторами для выработки стратегий поведения. Во-2-х, исследователи снова подтвердили, что борьба за ресурсы не приводит к полному исчезновению информативных сигналов даже в этом случае, когда они могут навредить особи, передающей сигнал. В-3-х, работа создателей является приятным подтверждением пригодности ботов для моделирования эволюционных процессов в живых системах.

Противники теории эволюции нередко приводят невозможность проверки ее положений экспериментально в качестве резона, подтверждающего их точку зрения. При помощи механизированных систем можно во много раз «ускорить» эволюционные процессы и использовать в их очень огромное число особей. Боты дают возможность эволюционистам изучить те либо другие нюансы прошедшего живых организмов и предсказать, как они будут развиваться в дальнейшем.

Ира Якутенко

Другие статьи:
Интернет журнал НЛО МИР

Всего комментариев: 0

Оставить комментарий

*

code

Редакция рекомендует

close
x