alife - umelý život 2

Neurónové siete

Pri simuláciách hlavne v procesoch učenia sú neurónové siete využívané ako náhrada mozgu. Neurónové siete predstavujú vo svojej podstate algoritmy učenia.Využíva sa hlavne ich schopnosť klasifikácie vstupných údajov.

Evolučné algoritmy

Sú ďalšou skupinou algoritmov inšpirovaných biologickými vzormi. Zatiaľ čo sú neurónové siete založené na učení v jednom individuálnom organizme, evolučné algoritmy vychádzajú z evolučných zmien v populácii viacerých jedincov.

Bunkové automaty

Bunkový automat je diskrétny dynamický systém. Priestor, čas a stav systému sú diskrétne. Každý bod v priestorovej mriežke nazývaný bunka môže nadobúdať ktorýkoľvek stav z konečného množstva ľubovoľných stavov. Stav bunky v danom čase závisí iba od jej predchádzajúceho stavu a od predchádzajúceho stavu jej najbližších susedov. Stavy všetkých buniek v priestore sú obnovované synchrónne. Preto sa stav celého priestoru mení v diskrétnych krokoch.

Bunkové automaty nie sú priamo učiace sa alebo evolučné algoritmy, ale slúžia skôr na modelovanie štruktúry pre množstvo simulácií v ALife.


Emergencia

Emergencia je proces pri ktorom dochádza k zmene správania na danej úrovni interakciami na nižších úrovniach. Princíp emergencie sa prejavuje ak vlastnosti celku nie sú súčtom vlastností jeho častí. Systémy ALife pozostávajú z veľkého množstva jednoduchých, základných častí, ktorých vlastnosti sa prejavujú na vyšších úrovniach.


V umelej inteligencii sú modely konštruované zhora - nadol ( zložitý model správania je rozložený rekurzívne na jednoduchšie algoritmy ), inferencia je sekvenčná a neexistuje tu možnosť vzniku nových druhov správania. ALife pristupuje k riešeniu úloh opačným smerom ako umelá inteligencia. Modely v oblasti ALife sú budované zdola - nahor ( pravidlá sú aplikované rekurzívne na jednotlivé lokálne štruktúry ), so snahou zachovať paralelizmus. Nevyhnutnou zložkou tohoto procesu je emergencia, ktorej vplyvom dochádza k vytváraniu nových modelov správania.


Slabé náznaky emergencie môžeme sledovať napríklad už pri neurónových sieťach. Správanie celej siete nezodpovedá správaniu konkrétnych neurónov a synapsií. Pri prepojení neurónov synapsiami do celku sa vytvárajú nové vlastnosti, ktoré však neexistujú pri jednotlivých neurónoch.


Evolúcia a jej význam

Evolúcia ako jeden z hlavných prvkov vývoja života, má nezastupiteľnú úlohu aj v ALife. Evolúcia prebieha bez ľudského zásahu. Po zadaní úlohy a vygenerovaní náhodnej počiatočnej populácie (populácia nie je úplne náhodná, čiastočne závisí od požadovanej úlohy) prebieha evolúcia až pokiaľ nenájde uspokojujúce riešenie.


Evolúcia je výhodná nielen pri riešení zložitých problémov ale poskytuje aj lepšiu adaptabilitu. Súčasné programy sú známe svojou “krehkosťou” – pri nepredvídanej chybe dochádza väčšinou k nekorektnému ukončeniu programu. Evolúcia avšak poskytuje možnosť prispôsobenia sa dynamickému prostrediu – ak dôjde k nepredvídanej udalosti, systém je schopný ďalšieho vývoja a pokúša sa adaptovať na nové podmienky, tak ako v prírode.


Evolúcia je jedným z hlavných smerov výskumu v oblasti ALife. Jedným z hlavných problémov súčasnosti je pôvod života: ako vznikol prvý organizmus schopný rozmnožovania, aká udalosť bola predchodcom evolúcie, ktorá viedla k vzniku ohromujúceho množstva rôznych druhov existujúcich v súčasnosti na našej planéte.



Záver

Aj keď je Alife ešte v plienkach, aj tak ma nadchýna tá zložitosť organizmov, akú už vieme len po pár desaťročiach nasimulovať. Lepšie a výkonnejšie počítače by mohli v budúcnosti dokázať simulovať celý ekosystém na Zemi a vyhnúť sa tak rôznym pohromám.