Mesterséges élet

Angol megnevezés: Artificial life

Történeti modul

• A mesterséges élet fogalma a második világháború korszakára tekint vissza eredetileg az ellenséges kódok számitógépes feltörését célozta.[[1]]

• 1966-ban Neumann János, Neumann János önreprodukáló automatákkal foglalkozó tanulmányában fogalmazódik meg először.[2]
• 1966-ban jelent meg publikáció egy evolúciós technikáról,a Fogel,Owens és Walsh által kidolgozott evolúciós programozásról.Ebben a módszerben egy adott feladathoz a megoldásjelölteket véges állapotú gépekkel reprezentálják amely során véletlenszerű mutáció felállításával a legjobb került kiválasztásra.[Genetikus algoritmusok,Álmos Attila,Győri Sándor,Horváth Gábor,Várkonyiné Kóczy Annamária]
• 1975-ben John Holland olyan módszereket dolgozott ki hogy a természetes adaptáció folyamata bevihetővé vált a számítógépes rendszerbe ,ezzel megteremtette a biológiai evolúció egy absztraktcióját.Ezzel kezdetét vette a mesterséges élővilág megjelenése a számítógépes világban.[Álmos Attila,Győri Sándor,Horváth Gábor,Várkonyiné Kóczy Annamária:Genetikus algoritmusok]

• 1989-ben Langton felvetésével stabilizálódik a mesterséges élet mint külön diszciplina.
• Thomas Ray, amerikai biológus és a trópusi esőerdők szakértője a 90-es évek elején merész vállalkozásba, a Tierra Hálózat kiépítésébe, azaz az evolúció evolúciójának a szimulálásába fogott. Ebben a természetes organizmusok digitális megfelelői, azok számítógépes szimulációi által belakott, több mint százötven, a világhálóra csatlakozott computer alkotta cybertérben minden egyes sejt DNS-szerű genetikai kóddal rendelkezik.[3]

• 1997-ben a hiressé vált Deep Blue az első számítógép megalkotása ami megverte a sakkvilágbajnok Garry Kasparovot.Ezzel nyilvánvalóvá vált hogy a tervezők mesterséges intelligenciával felruházott kompjutert alkottak.A tervezők a valódi, biológiai életformák tanulmányozásával, modellezésével, másolásával és adaptációjával alkotják teremtményeiket. [4]
• 1997 tágabb értelemben idetartozó esemény az első testi sejtes klónozott élőlény, Dolly megteremtése.[5]

• 2002. Mesterséges élet modelleken nemcsak tudományos kutatók, de művészek is munkálkodnak. Az ALife jellegzetes kortárs "jelenség", egymástól távolinak hitt, összeegyeztethetetlennek vélt szakterületek találkozási pontja.
• A mesterséges élet (artificial life vagy egyszerűen "alife") gondolatával csak az utóbbi évtizedben kezdtek el foglalkozni a tudósok. A mesterséges intelligenciához (AI) hasonlóan ez az interdiszciplináris kutatási terület is sok különböző tudományág határán helyezkedik el, így a számítástechnikán kívül a fizikához, a matematikához, a biológiához, a kémiához és - meglepő módon - a közgazdaságtanhoz, sőt a filozófiához is .[6]

• A kutatók szabadjára engedték a digitális organizmusokat a saját számítógépes környezetükben azért, hogy megfigyelhessék azok evolucióját és ellenörzött környezetben feljegyezhessék az eredményeket, ezzel kidolgozva a mesterséges élet legkifinomultabb alkalmazását napjainkban.[7]

• Az amerikai Rockefeller Egyetem kutatói megtették az első lépéseket a mesterséges élet egy formájának megalkotása felé. Teremtményük, egy kis szintetikus vesicula - azaz egy folyadékkal teli hólyagocska, ami képes gének feldolgozására - egy csiszolatlan biológiai sejtre emlékeztet. A kutatók által "vesicula bioreaktornak" nevezett képződmény részei az élet különböző birodalmaiból származnak. A puha sejtfalak tojásfehérjéből vett zsírmolekulákból készültek, a sejt belseje az E.coli baktérium egy, az összes genetikai anyagától megfosztott kivonata. Ez az élet esszencia készen tartalmazza a proteinek előállításához szükséges biológiai szerkezetek többségét, valamint egy vírustól kölcsönzött enzim hozzáadásával a vesicula képes DNS kódot "fordítani". Amikor géneket adtak hozzá, a sejtfolyadék elkezdett proteineket termelni, pontosan úgy, ahogy egy hagyományos sejt tenné. Az első kipróbált gén egy medúzafaj zöld fluoreszkáló proteinjéért felelős génje volt. A proteinből nyert ragyogás bebizonyította, hogy a bioreaktornak sikerült lemásolnia a géneket. A második gén egy baktériumtól, a Staphylococcus aureustól származott, ami apró pórusokat hozott létre a sejtfalakon. Ezek képessé tették a sejteket, hogy tápanyagot vegyenek magukhoz az őket körülvevő "levesből", így akár már napokig is képesek voltak működni.[8]

• A jövő kutatásai: érzelmekkel felruházott számítógépek kifejlesztése.Elsőként az emberi agy megismerése szükséges ahhoz hogy gondolkodó és érző számítógépeket teremtsenek a jövőben.Mesterségesintelligencia algoritmusok segítségével a jövőben a számítógép képes lehet erzelmei állapotunkrol képet alkotni.[9]

Ontológiai modul

• "Ez egy "kapcsolattípus:
  • AAA(Autonóm adaptív ágens):számítógépes program környzetet érzékelő ,felfogó, megváltoztató rendszer.
  • genetikus algoritmusok:a természetben megfigyelhető evolúciós mechanizmusra épülő, elsősorban optimalizálási és keresési problémákra alkalmazható számítási modelleknek tekinthetők.
  • PHYSYS-rendszer:_A legfõbb célja, hogy megtalálja az utasításkészletek azon jellemzõit, melyek lehetõvé teszik, hogy a véletlen változások a lehetõ legkevesebb kárt okozzák az élõlényben s így a hasznos mutációk révén az élőlények gyors és korlátok nélküli fejlõdésre legyenek képesek. Röviden: számítógépes nyelv
  • szintetikus élet:a valós élet reprodukciója
  • digitális evolúció:az élö rendszer leképezéséből adaptálódásából létrejövö rendszer.
  • sejtszimuláció:élő sejtek számítógépes adaptálása

• "Van neki,része a címszónak":
  • Szimuláció
  • Emergencia
  • celluláris automata
  • gépi tanulás
  • káosz
  • komplexitás
  • mesterséges intelligencia
• "A cím része valaminek" kapcsolattípus:
  • Információs logisztikai alkalmazások(optimalizálás,automatikus programozás,fuzzy rendszer)
  • mesterséges intelligencia alkalmazások (viselkedésmodellek,forgalomirányítás,gépi tanulás,természetes nyelvek kezelése, robotika)
  • emberi kommunikációhoz hasonló módon beszélgetni tudunk (Talkie.Com, Xerox, Improv Technologies)
  • szimuláció (genetikus algoritmusok,klónozás,neurális hálók,szakértői rendszerek, agrár-szektormodellek)
  • szintetikus evolució(DNS-replikáció,immunrendszerek modellezése, darwini programozás ezek nem a szén alapú hanem a sziliciumból felépült számítógépek genetikai dotációja)

Ellentmondások és vitatott kijelentések modulja

• Számos kutatás tekintetében elmondható hogy a valós s digitális élőlények viselkedését mutató eljárások erősen különböznek egymástól.A kis organizmus vesicula nem hasonlítható a komputerekben megfigyelt algoritmusok által leírt szervezetekhez.Ezt mutatja Lenski laboratóriumában produkált kisérlet itt ugyanis a valódi élőlényektől eltérően több száz mutáció játszódott le.

• Az 1990-es években nagy elõrelépésnek számító olyan program megalkotása történt Thomas Ray vezetésével ami ma már ellentmondásokba ütközik.Ez a felfedezés lehetővé tette kisebb organizmusok számára is önmaguk reprodukálását és a mutációt a virtuális környezet benépesítése céljábol anélkül hogy azt tönkretették volna.Ez már túlment a szimuláción, mivel a program csupán teret adott a digitális organizmusok tevékenységének, amelyek maguktól "fejlõdtek". A program nem válaszolt az organizmusoknak, és nem produkált kimenetet.

• A kognitív tudomány hozzáállása szerint a gépek nem tudnak gondolkodni.Túl nagy a távolság az ember s a számítógép között ahhoz hogy intelligens viselkedéseket vagy életjelenségeket képezzenek le.Eredmények vannak, de inkább csak kiemelkedõ egyedi teljesítmények gyűjteménye, és nem általánosan kidolgozott elméleti keretbe illeszkedõ jól megalapozott kutatási eredmények sora.

Definíciós modul

• Az 1990-es évek elején mesterséges életet emberek hozták létre azon okbol hogy gépek segítségével helyettesítsék a természetes élő rendszert ezáltal megkönnyítve a mindennapok triviális problémáit.A megoldásmodellek kombinatorikai jellegre vezethetők vissza.Igy az A- life hátterében matematikától kezdve természet és műszaki tudományokon keresztül gazdasági és társadalomtudományi vonulata van, igy összefüggése a gazdasági infomatikával.Új paradigmákat számítógépes alkalmazásokat és gondolkodási folyamatokat indít el ezáltal segitve az agrárinformatika hatékonyságát.Olyan mesterséges neurális hálókat alakít ki hogy a számítógép-program úgy müködjön mint az emberi agy gondolkodásmódja.
• Digitális darwinizmus példáján keresztül felismerhető a tanulás a természettől nem más mint egy uj világ jobb megoldások teremtése azonban ez "elferdített életet "eredményez.Ezek az algoritmusok nem helyettesíthetik azt az évezredek alatt kialakult evolúciót amely létrehozta az élőlények ökológiai rendszerét.
• A biológia és számítástechnika szimbiózisának úkeletű diszciplinája.Mesterséges lény vagy rendszer, mely intelligenciával, digitális érzelemmel rendelkezik. Megvalósítására kémiai és biológiai folyamatokon alapuló molekuláris számítógépeket használnak.Eszközt kínál a biológiai rendszerek s folyamatok modellezéséhez felhasználva a genetikus algoritmusok és mesterséges neuronhálózatok terén elért eredményeket.Azonban egyes vélemények szerint ez a terület a mesterséges intelligencia fogalomhoz köthető.A mesterséges intelligencia és a mesterséges élet közötti rokonsági kapcsolat több síkon érvényesül. A módszerek síkján a mesterséges neurális hálók nem egyértelmû hozzárendelhetõsége a rokonság egyik bizonyítéka. Ezen kivül az idegrendszer s az agy mechanizmusának jobb megértéséhez is utat mutat.Az adaptív viselekedési formák illetve az evolúció soron követésével a természetes és mesterséges intelligenciák reprezentálása is egy fontos területe.Célja az élet alapvető folyamatainak megértése és modellezése olyan szinten, hogy ebből új létformákat hozhassunk létre, illetve saját életünk mechanizmusait - talán értelmét is - jobban megérthessük. A mesterséges élet olyan rendszereket mutat be melyek a számítógép memóriájában létező lények evolúciójáról és minél tökéletesebb adaptációjáról- egy adott környezet körülményeihez- szól.
• A szintetikus élet valós fizikai-természeti törvények alapján működő rendszer, ahol az elemek szintetizálása történik emberi beavatkozással, a mesterséges élet ezzel szemben informatikai-logikai szabályokon alapuló számítógépes élettérben fejlődő rendszer.A robotok vizsgálata mellett a mesterséges élet kísérleteinek fõ színterei a számítógépekkel szimulált mesterséges világok és az azokban ténykedõ mesterséges élõlények, melyeket olyan célok mozgatnak, mint táplálékszerzés, szaporodás, valamint az életben maradás .
• A nyelvi jelenségek ugyancsak ebbe a fogalomkörbe tartoznak.Bemutatja hogy hogyan alakulhat ki valamilyen emergens tulajdonságokkal bíró, komplex rendszer például:nyelvtani rendszerek különbözõ egyszerû tulajdonságokkal felruházott egységek rendszerében egyszerû darwini szabályok hatására.
• A mesterséges élet általában nem elszigetelt jelenségek magyarázatával és egyszerûsített elemzésével foglalkozik, hanem arra törekszik, hogy a rendszer elemeinek szintézisén keresztül betekintést nyerjen a rendszerek viselkedésébe A mesterséges élet kapcsán nem csak a rendszerszemlélet és a szintézis az újdonság, hiszen ezen módszertani elveknek más területeken is (operációkutatás, szimuláció) nagy hagyománya van.
• Neumann János által felállított matematikai logika és biológiai kódok értelmezése szerint a mesterséges élet algoritmusainak alapja mindig egy egyszerű sejt, amely bizonyos funkciókat képes ellátni, például a környezetéből információt gyűjteni, majd annak függvényében egyetlen jelet kiadni öröklődéssel osztódni, valamint a környezethez alkalmazkodni. Ezekből az igen egyszerű elemekből azután bizonyos szabályszerűségek figyelembevételével bonyolult rendszerek építhetők fel, amelyek különböző komplex funkciók ellátására képesek. Neumann modellje az ún. celluláris automaták elvén alapul.A celluláris automaták tkp. a mesterséges élet primitív tipusai, ahol egyszerű elemek egyszerű logikai szabályok alapján többgenerációs ,komplex viselkedésformát hoznak létre, de a rendszer nem képes fejlődésre, vagyis az elemek ill. a köztük lévő kölcsönhatások megváltoztatására. Neumann azt mutatta meg, hogy egy mesterségesen létrehozott gép képes szaporodni
• A mesterséges élet egy kulcsfontosságú területe a számítógépekben jelenlévő virusok amelyek egy szintetikus életteret alkotnak.A vírusok futtatható fájlokat támadják meg DNS manipulációval megváltoztatva a számítógép életműködését.

Tesztkérdések modul

1. MI lesz ha már mindenféle élőlény jelen lesz a virtuális világban?Eljön-e a gépek korszaka?(Igen, eljöhet a gépek korszaka csak egy digitális gondolkodású ember alkotta robot nem tud érzelmeket oly módon kimutatni mint az emberi lény.)
2. A számítógépes vírus nevezhető-e mesterséges élőlénynek?(Nem igaz mert,egy számitógépes vírus nem nevezhető mesteréges élőlénynek, mert programja általában nem tartalmaz önmodifikációra vonatkozó utasítássorozatot.)
3. A digitális evolúció reprezentálhatja-e a valós élő világ fejlődését?(Nem,mert digitális közegben létrehozott evolúció nem modellezi az élővilág fejlődését, mert a programok nem élőlények absztrakt modelljei.)

Ajánlott irodalmak modulja

• 1. J. von Neumann: The Theory of Self-Reproducing Automata (University of Illinois Press, Illinois, 1966). Edited and completed by A. W. Burks.

• C. G. Langton: Self-reproduction in cellular automata (Physica D, 10., 135-144., 1984).

• T. S. Ray: An approach to the synthesis of life (In: Artificial Life II, volume X of SFI Studies in the Sciences of Complexity [editors: C. G. Langton, C. Taylor, J. D. Farmer and S. Rasmussen], 371-408., Redwood City, CA, 1992, Addison-Wesley.
• Daniel Goleman: Érzelmi intelligencia

(Háttér Kiadó, Budapest, 1997)

• Jenny Ragett- William Bains

Mesterséges intelligencia A-tól Z-ig Akadémia kiadó 1994 55. oldal Neuronhálózatok 142. oldal Genetikai algoritmusok