Wirtualne stworzenia (alife) - hodowla małych inteligencji

Człowiek od zarania dziejów czuje się samotny. Choć na tym świecie towarzyszą nam miliardy braci i sióstr, to wciąż szukamy mniej lub bardziej sztucznego towarzysza codzienności, bawiąc się przy okazji w Boga. Oto opowieść o poszukiwaniu ducha w ciągu zer i jedynek.

Człowiek od zarania dziejów czuje się samotny. Choć na tym świecie towarzyszą nam miliardy braci i sióstr, to wciąż szukamy mniej lub bardziej sztucznego towarzysza codzienności, bawiąc się przy okazji w Boga. Oto opowieść o poszukiwaniu ducha w ciągu zer i jedynek.

Sztuczne życie byłoby niezwykłym ukoronowaniem pracy naukowca. Nie tylko świat okazałby mu wdzięczność, ale być może także sam nowy byt? Do stworzenia prawdziwej AI wciąż nam bardzo daleko, ale już teraz podejmowane są próby powołania do życia prostego organizmu ze śladowymi oznakami samoświadomości. Czy jest to możliwe?

Prace nad sztucznym życiem trwają już od przeszło 30 lat, choć dopiero w 1986 roku Christopher Langton ukuł termin ALife (Artificial Life). ALife to dziedzina mocno interdyscyplinarna i nie ogranicza się wyłącznie do technologii informatycznych.

Na początku jest obserwacja. To dzięki dogłębnemu poznaniu procesów zachodzących w środowisku naturalnym jesteśmy w stanie opracować sztuczne modele w formie symulacji komputerowych, rozwiązań robotycznych czy analogicznych, ale sztucznie stworzonych rozwiązań biochemicznych. Dlatego właśnie rozróżniamy trzy rodzaje sztucznych żyjątek: soft (bazujące na oprogramowaniu), hard (bazujące na elektronice) oraz wet (bazujące na specjalnie opracowanym środowisku biochemicznym). Wszystkie trzy metody sprowadzają się do wiernego odtworzenia zachowania organizmów w ich naturalnym środowisku. Ja przyjrzę się stworzeniom w wersji soft.

Ile życia w życiu?

Oczywiście definicja życia nie pozwala na określenie cyfrowych duchów mianem żyjących organizmów. Naukowcy są jednak skłonni rozgraniczać je na mniej lub bardziej udane analogi. Zwolennicy weak life twierdzą, że wszelkie cyfrowe byty są i będą jedynie imitacją lub symulacją ich prawdziwych odpowiedników. Symulacja może być bardzo dobra i wierna, ale wciąż będzie tylko symulacją. Szczególnie zwraca się uwagę na znaczące ograniczenie wpływu niezliczonych zmiennych występujących w środowisku naturalnym, co obniża wiarygodność eksperymentu.

Są też głosiciele teorii hard life. John von Neumann twierdzi na przykład, że życie to proces, który można przenieść na inne medium w sposób bezstratny. Na poziomie komórkowym procesy biochemiczne są (rzekomo) niezwykle proste do odtworzenia i to na nich skupiają się zwolennicy hard life. Tom Ray, twórca oprogramowania Tierra i jedna z czołowych postaci tego ruchu, stanowczo zaprzecza, aby jego twór był symulacją. Sam nazywa ten proces syntezowaniem.

Przykłady ALife

Przyjrzyjmy się na początek wspomnianemu wyżej oprogramowaniu Tierra. To jeden z najstarszych przykładów i jeden z najciekawszych, bo bazuje na procesie rywalizacji. Tierra to środowisko, w którym programy rywalizują ze sobą o dostęp do procesora i pamięci RAM. Dzięki temu mogą one ewoluować poprzez mutację, powielanie i rekombinowanie.

Programy określane są mianem "królików". Jak przystało na puchate stworzenia z długimi uszami, programy te mnożą się i egzystują w przestrzeni Tierry. Podczas rozmnażania się i życia zachodzą nieodwracalne procesy mutacji, czyli zmiany w kodzie, które wpływają nie tylko na pojedynczego królika, ale też na całe stado i ekosystem. W środowisku Tierry krąży mroczny "żniwiarz". Odgrywa on rolę doboru naturalnego i odsiewa programy słabe, obarczone wieloma błędami lub replikujące się zbyt wolno.

Autor Tierry twierdzi, że połączenie elementów selekcji naturalnej i mutacji aplikacji daje rzeczywistą ewolucję. Przeżywają tylko te "króliki", które przystosowały się do surowych warunków bytowania (często poprzez pasożytnictwo). Krytycy nie przywiązują szczególnej wagi do dokonań Tierry. Ich głównym zarzutem jest brak głównego czynnika ewolucyjnego, czyli wzrostu złożoności organizmów.

Bardziej współczesnym przykładem zastosowań odkryć w ALife jest seria gier Creatures. Jej bohaterami są Norny, czyli stworzenia żyjące w ekosferze gry. Każdy Norn ma własną symulowaną biochemię, haploidalny genom i osobną sieć neuronową symulującą mózg. Genetyka Norna determinuje zestaw organów wewnętrznych i ich funkcjonowanie. Niespodziewane mutacje, uszkodzenia mechaniczne czy choroby mogą radykalnie zmienić sposób funkcjonowania każdego Norna.

Norny rodzą się, dojrzewają, starzeją i umierają. Każdy z etapów charakteryzuje się innym zachowaniem, innymi potrzebami i innym stopniem dojrzałości stworzenia. Młode Norny są uparte i beztroskie, a stare potrafią unikać niebezpieczeństw, choć są wolniejsze i słabsze. Norny uczą się od użytkownika poprzez trening i dyscyplinowanie, by w efekcie stać się silnymi i samodzielnymi jednostkami. Gracz może osobiście dokonywać selekcji i poprzez nią sterować wzrostem lub zanikiem konkretnych cech stworzeń.

Na szczególną uwagę zasługują symulatory życia organizmów jednokomórkowych. Jednym z nich jest Evolve 4.0, znany jako "komórkowy automat". W jego środowisku wszystkie organizmy zaczynają życie jako jednokomórkowe byty będące oddzielnymi programami napisanymi w języku KFORTH (wariacja języka Forth).

Organizmy te z czasem ewoluują i rosną do postaci wielokomórkowych. Rozwijają się, poruszają, jedzą i współżyją ze sobą w ograniczonej przestrzeni ekosystemu Evolve 4.0. Ich egzystencję można w każdej chwili podejrzeć w trybie widoku 3D.

Na koniec program, który zrobił na mnie szczególne wrażenie. TechnoSphere to symulacja środowiska stworzona przez duet naukowców, których zamiarem było opracowanie biologicznego placu zabaw dla internautów. Projekt przechodził burzliwe zmiany i co chwilę zawieszał działalność. Obecnie TechnoSphere nie działa, ale jego dziedzictwo jest imponujące. Zabawa odbywała się w czasie rzeczywistym. Środowisko gry zarządzane było niezwykle skomplikowanym zestawem reguł i algorytmów decydujących o interakcjach zachodzących między środowiskiem a kreowanymi przez graczy stworzeniami.

Obszar gry wynosił 16 km² wirtualnego terenu. W danym momencie mogło się na nim znajdować aż 200 000 stworzeń. Dzięki unikalności każdego stworzenia zdarzenia nie miały cech powtarzalności i były zależne od mnóstwa czynników. Zaobserwowano zachowania, które nie były w żaden sposób symulowane w programie. Stworzenia organizowały się w grupy, choć nie istniał żaden algorytm odpowiedzialny za takie zachowanie.

Użytkownicy mogli kreować własne organizmy, posługując się rozbudowanym zestawem narzędzi (cyfrowe DNA). Po wypuszczeniu gotowego bytu do świata TechnoSphere rozpoczynał się cykl życia stworzenia. Mogło ono polować, zjadać roślinność, spółkować (wszystkie stworzenia były dwupłciowe) i rozmnażać się, rozbudowując tym samym pulę DNA.

Program zdobył niebywałą popularność. W szczytowym momencie miał ponad 100 000 aktywnych użytkowników, którzy stworzyli 3 286 148 unikalnych organizmów. Kilka z nich trafiło nawet do muzeów i placówek naukowych - National Museum of Photography, Film and Television w Bradford, Casula Powerhouse Arts Centre w Sydney czy Center for Art and Technology na Uniwersytecie Kalifornijskim.