2010年6月12日 星期六

方塊生物-電腦裡的演化! Simulation of Evolution by Natural Selection


演化是生物學裡最有力的概念,但是一般也知道演化只能被支持, 很難看著發生. 現在藉著電腦的幫助, 一些演化的想法可以開始被測試. 雖然不是實驗, 但是卻提供了很多有用的資訊. 看看一些特殊的行為有沒有可能經由演化的規則自然產生. 這影片裡, 研究人員利用方塊的組合來模擬生物的運動, 給予這些方塊演化規則跟適應度評量. 最先的幾個動畫是方塊怎麼找到在水裡游泳的方式. 然後接著是方塊怎麼找到利用摩擦力在地面上運動的方式. 研究人員甚至把會游泳的方塊放道地面, 看看游泳怎麼轉變成爬行. 然後是趨性的模擬, 看看這些方塊是怎麼演化出運動向某種光源的運動跟轉彎模式. 最後是讓方塊生物去搶綠色的方塊. 看看不同的策略怎麼共同演化出來. 很多有趣的策略自然的被方塊生物給找到. 其實這些模擬的真實機器人版本也正在研究中. 或許這樣的研究會帶給生物學另一種思考跟研究的方向!


1 則留言:

scimage 提到...

http://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E7%94%9F%E5%91%BD%E6%B8%B8%E6%88%8F
生命遊戲(Game of Life),又稱生命棋,是英國數學家約翰·何頓·康威(John Horton Conway)在1970年發明的細胞自動機(cellular automaton,也翻譯成「格狀自動機」)。
生命遊戲其實是一個零玩家遊戲。它包括一個二維矩形世界,這個世界中的每個方格居住著一個活著的或死了的細胞。一個細胞在下一個時刻生死取決於相鄰八個方格中活著的或死了的細胞的數量。如果相鄰方格活著的細胞數量過多,這個細胞會因為資源匱乏而在下一個時刻死去;相反,如果周圍活細胞過少,這個細胞會因太孤單而死去。實際中,玩家可以設定周圍活細胞的數目怎樣時才適宜該細胞的生存。如果這個數目設定過高,世界中的大部分細胞會因為找不到太多的活的鄰居而死去,直到整個世界都沒有生命;如果這個數目設定過低,世界中又會被生命充滿而沒有什麼變化。

實際中,這個數目一般選取2或者3;這樣整個生命世界才不至於太過荒涼或擁擠,而是一種動態的平衡。這樣的話,遊戲的規則就是:當一個方格周圍有2 或3個活細胞時,方格中的活細胞在下一個時刻繼續存活;即使這個時刻方格中沒有活細胞,在下一個時刻也會「誕生」活細胞。

在這個遊戲中,還可以設定一些更加複雜的規則,例如當前方格的狀況不僅由父一代決定,而且還考慮祖父一代的情況。玩家還可以作為這個世界的上帝,隨意設定某個方格細胞的死活,以觀察對世界的影響。

在遊戲的進行中,雜亂無序的細胞會逐漸演化出各種精緻、有形的結構;這些結構往往有很好的對稱性,而且每一代都在變化形狀。一些形狀已經鎖定,不會逐代變化。有時,一些已經成形的結構會因為一些無序細胞的「入侵」而被破壞。但是形狀和秩序經常能從雜亂中產生出來。

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