Řád z chaosu

Jak vznikají biomorfy? Počítačové generování útvarů připomínajících živé bytosti, tzv. biomorf, poměrně podr...


Jak vznikají biomorfy?
Počítačové generování útvarů připomínajících živé bytosti, tzv. biomorf,
poměrně podrobně popisuje kniha Slepý hodinář. Toto dílo známého britského
evolučního biologa Richarda Dawkinse přitom nedávno vyšlo také v češtině. Co
vlastně biomorfy znamenají?
Prvním předstupněm biomorf jsou tzv. buněčné automaty, které mají kromě
evoluční biologie vztah např. také k teorii chaosu. Poněkud zjednodušeně
řečeno, buněčné automaty jsou nejčastěji tvořeny šachovnicí a sadou pravidel,
která popisuje, jak se mají jednotlivá políčka vybarvovat. Pravidla mohou
přitom zahrnovat rovněž náhodné (respektive pseudonáhodné) procesy. V některých
simulacích se pracuje pouze se dvěma barvami (bílá/černá), jindy je možných
barev více.
Pravidlo může vypadat např. následujícím způsobem: Barvu čtverečku změň v
každém kole náhodně, pouze pokud je obklopen dvěma čtverečky zbarvenými
totožně, změň ji také na tuto barvu. Většina algoritmů, které nepoužívají prvek
náhody, vede po čase ke vzniku stabilní struktury, kolem které se systém
zacyklí (stav, do kterého je struktura "tažena", se v terminologii teorie
chaosu označuje jako atraktor).
Zajímavé je, že vzniklá struktura může být jednobarevná (tj. jedna barva jakoby
zvítězí nad ostatními), ale častěji dojde k utvoření různých kobercových vzorů.
Před pozorovatelem se postupně objeví značně uspořádané systémy připomínající
fraktály. Důležité je, že ke vzniku relativně složitých vzorů stačí často jen
několik kroků a rovněž předpis pro změnu barev může být velmi jednoduchý. Řád
povstává z chaosu za určitých podmínek zcela samovolně.
Kromě teoretiků příslušných fyzikálních disciplín (nelineární termodynamika,
výzkum disipativních struktur apod. v této souvislosti lze narazit např. na
jméno nositele Nobelovy ceny Ilyi Prigogina) využívají popsaných mechanismů i
biologové. Například Stuart Kaufman chtěl tímto způsobem ukázat, že rozmanitost
živé přírody není ani tak výsledkem přírodního výběru, ale složité struktury
jsou schopné vznikat "z věci samé". Evoluční biolog Richard Dawkins s
Kaufmanovým názorem téměř jistě nesouhlasí a svou vlastní obdobnou techniku ony
v úvodu zmíněné biomorfy obohatil právě ještě o myšlenku výběru. Experimentátor
z určité sady "map" či různých geometrických tvarů vybírá takové, které se mu
líbí, a ty nechá projít do dalšího kola a dále se měnit (mutovat). Kumulativní
selekce je v tomto případě extrémně rychlá a brzy vede k obrazcům
připomínajícím ptáky, lasičky a další zvířata.
Na podobných principech funguje také genetické programování. V jeho případě se
však Dawkinsův estetický vkus (který lze zhruba přirovnat k působení pohlavního
výběru v živé přírodě) nahrazuje exaktnějšími způsoby, jež seřadí programy v
ringu podle úspěšnosti v řešení zadané úlohy a pouze ty nejlepší propustí do
další generace.
Kritikové podobných postupů by mohli namítnout, že živé bytosti nejsou žádné
dvojrozměrné obrázky, ale mají složitou vnitřní stavbu, metabolismus apod.
Počítačem generované útvary připomínající živé organismy ale nemají
představovat žádný pokus o stvoření umělého života tímto způsobem koneckonců
vzniká i něco na způsob letadel a dalších strojů. Jak poznamenává překladatel
Slepého hodináře do češtiny Tomáš Grim, spíše jde opět o ukázku, jak snadno
mohou samy od sebe "povstávat" i velmi složité struktury. Počítačové modelování
to demonstruje přímo excelentně.









Komentáře
K tomuto článku není připojena žádná diskuze, nebo byla zakázána.