Техника - молодёжи 1993-05, страница 6

Проблемы и поиски

Людмила ЩЕКОТОВА

ЖИТЬ И УМЕРЕТЬ. В КОМПЬЮТЕРЕ!

В мире, именуемом Тьерра, обитают различные создания Некоторые живут, не конфликтуя с соседями, некоторые даже помогают друг другу Но есть и лжецы, жулики, любители дармовщинки. Впрочем, вне зависимости от морального облика цель у всех одна: оставить как можно больше потомства. Вселенная эта, разумеется, дело рук Создателя. И хотя ее обитатели о том не ведают — он властен над жизнью и смертью. «Я их породил, я могу их и убить А если нужно — воскрешу», — шутит Томас С. Рэй, работающий над проблемами эволюции. Как исследователь он возрос на стыке биологии и компьютерной математики. Такими же гибридами являются и его «организмы»...

«Искусственной жизнью» Рэй заинтересовался еще в 1980-м. В Гарварде, благополучно заканчивая докторскую диссертацию, он неожиданно увлекся старинной китайской игрой «го» и познакомился с другим любителем — сотрудником лаборатории искусственного интеллекта При бурном обсуждении выигрышной стратегии представитель точных наук ошеломил биолога собственным истолкованием игры, прибегнув к метафорическому ряду «жизнь — борьба — смерть». Мимоходом упомянув и о том, что компьютерные программы могут самостоятельно воспроизводить себя... Беседа эта весьма впечатлила Рэя, однако прямых последствий не имела: он защитил диссертацию и построил (на отцовские деньги) собственную лабораторию по изучению волнующих его аспектов эволюции и экологии — в сыром тропическом лесу Коста-Рики. Но минуло два года, и он принял предложение поработать в Де-лаверском университете, а там заодно занялся компьютерами. Что увело его далеко от тропической экосистемы... и в конечном счете привело к электронной. В 1990 году Рэй создал мир, где жизнь, смерть, борьба за выживание и страсть к размножению существуют лишь в виде электрических импульсов. И назвал его Tierra (в память о Коста-Рике?), что по-испански означает «Земля».

ТЬЕРРА УСТРОЕНА ТАК. Она находится в «виртуальном компьютере» (VC), который, собственно, представляет собой программу, имитирующую второй компьютер, вложенный в реально существующий. Только так, считает Рэй, можно безопасно «проигрывать» сценарии эволюции. А то, не ровен час, электронные создания могут разбежаться и, подобно вирусам, внедриться в другие программы. И

даже уйти в компьютерную сеть, сея хаос и разрушение!

Блок памяти VC именуется Soup — в честь «первобытного бульона», в котором — по распространенному мнению —зародилась жизнь на Земле. В этот Бульон и запускаются цифровые организмы-программы Тьерры.

Кстати, чтобы компактно смоделировать самопродуцирующиеся программы, Рэю пришлось разработать специальный машинный язык, имитирующий (в определенном смысле) генетический код человека: число элементарных инструкций для управления всеми операциями в Т-мире удалось свести к 32!

Еще одна жизненно важная особенность Тьерры позаимствована из молекулярной биологии и основана на принципе взаимодействия протеинов внутри клетки. Скажем, протеин А «не знает», где искать протеин В, но зато несет на поверхности некую структуру, называемую шаблоном, комплементарную шаблону протеина В. При случайном столкновении эти структуры немедленно сцепляются, и протеины вступают во взаимодействие. В электронном мире это реализуется как «адресация по маркеру». Т-маркер представляет собой серию из 4 инструкций, каждая из которых может иметь значение 0 или 1. Организм, помеченный, допустим, последовательностью 1100, не может приступить к повторению себя, пока не найдет где-нибудь в Бульоне соседа с маркером 0011. Сам Рэй считает, что это важнейшее из его нововведений: маркеры являются аналогом сенсорного аппарата, и что самое замечательное — организм продолжает функционировать, даже если его маркер мутирует.

Именно мутации являются первопричиной эволюционного развития исходного организма и источником формообразования. Они на Тьерре двух сортов: имитирующие мутагенное воздействие космического излучения и ошибки при самовоспроизведении организмов.

Мутации первого типа случайным образом изменяют значение бита памяти с 1 на 0 или наоборот — один раз на каждые 10 тыс. выполненных инструкций (создания, плавающие в Бульоне, содержат более 60 тыс. инструкций общим объемом 300 тыс. бит). Мутации второго типа изменяют значение бита один раз на 1 — 2,5 тыс копируемых инструкций. Ошибки репликации существенно разнообразят дочерние организмы.

Наконец, эквивалентом энергии на Тьерре является компьютерное время. Оно выделяется каждой программе

Дозатором «по справедливости» — в зависимости от числа инструкций, которые ей надо выполнить для репликации. Если организм в это время не укладывается, он совершает серьезную ошибку...

КАК ТЬЕРРИАНЕ РАЗМНОЖАЮТСЯ.

Отдельный организм, простая короткая программа, имеет единственную цель — воспроизвести себя. Тьерриане имитируют бесполое размножение бактерий и вирусов: каждая программа производит дочернюю, которая должна (если не вмешается мутагенный фактор) быть абсолютно точной копией. Однако, кроме мутаций, существует дополнительная возможность разнообразить потомство: Рэй называет ее «sloppy reproduction», что весьма приблизительно можно перевести как «сентиментальное размножение». По сути, это зачатки примитивной сексуальности, присущие той же бактерии, которая охотно поглощает фрагменты ДНК своих погибших соплеменниц, обеспечивая тем самым генетическую рекомбинацию. «Для того, собственно, и существует секс,— уточняет Рэй — Хотя у простейших эта процедура не упорядочена, в отличие от высших организмов».

КАК ОНИ УМИРАЮТ. Понятно, что исходный организм, дай ему волю, быстренько заполнит своими потомками объем памяти — и все, система заблокирована. Как ни крути, без Смерти не обойдешься... Смерть на Тьерре выступает в виде процедуры Прополки: отслеживающая программа изымает самых «старых» и самых «уродливых» обитателей Т-мира (в число последних попадают программы, чаще всего ошибающиеся при выполнении своих инструкций). На сей счет ведется «расстрельный» список — по приоритетам убывания в мир иной... простите, в никуда. Новорожденный попадает в конец списка и, старея, поднимается по нему все выше. Неумехи и растяпы еще быстрее продвигаются к началу очереди (что напоминает дарвиновское преимущество «сильных» над «слабыми»). Когда популяция переваливает через роковую черту (при заполнении 80% объема памяти), начинается безжалостное убийство.

Впрочем, тьеррианам можно и позавидовать: некоторым удается припасть к Источнику живой воды! (Возможно ли это на Земле — еще вопрос.) Существуют две чрезвычайно сложные инструкции, и если организму удается успешно справиться с ними, он «омолаживается», опускаясь по

4