Кіріспе

Жасанды өмір бағдарламалық платформасы

Avida – өзін-өзі көбейтіп, дамитын компьютерлік бағдарламалардың (цифрлық организмдердің) эволюциялық биологиясын зерттеуге арналған жасанды өмір бағдарламалық платформасы. Avida Мичиган мемлекеттік университетіндегі Чарльз Офрианың Digital Evolution Lab-ында белсенді түрде дамытылуда; Avida-ның алғашқы нұсқасы 1993 жылы Офриа, Крис Адами және К. Титус Браун Калтех институтында жасаған, содан бері Офриа оны бірнеше рет толыққанды қайта жасап шығарды. Бұл бағдарлама бастапқыда Tierra жүйесінен шабыттандырылды.

Құрылыс қағидалары

Tierra компьютер ресурстары, атап айтқанда процессор (CPU) уақыты және негізгі жадқа қол жеткізу үшін бәсекелесетін компьютер бағдарламаларын енгізу арқылы эволюциялық жүйені симуляциялады. Бұл жағынан ол Core Wars-қа ұқсас болды, бірақ айырмашылығы, симуляциядағы бағдарламалар өздерін өзгерте алып, осылайша эволюциялайтын. Tierra бағдарламалары – жасанды өмір организмдері. Tierra-дан өзгеше, Avida әрбір цифрлық организмге жеке қорғалған жад аймағын бөліп, оны жеке виртуалды CPU арқылы іске қосады. Көбінесе, басқа цифрлық организмдер бұл жад кеңістігіне оқуға да, жазуға да кіре алмайды және өз жад кеңістігінде болмаған кодты іске қоса алмайды. Екінші маңызды айырмашылық – әртүрлі организмдердің виртуалды процессорлары әртүрлі жылдамдықпен жұмыс істей алады, мысалы, бір организм екіншісінен екі есе көп нұсқауларды бірдей уақыт аралығында орындай алады. Виртуалды процессордың жұмыс жылдамдығы бірнеше факторға байланысты, бірақ ең бастысы – организм атқаратын тапсырмалар: организмдер бонус ретінде қосымша процессор жылдамдығын алу үшін орындай алатын логикалық есептеулер.

Ғылыми зерттеулердегі қолдану

Адами мен Офриа, басқалармен бірлесіп, Avida-ны цифрлық эволюцияны зерттеу үшін пайдаланды, ал Nature және Science ғылыми журналдары олардың төрт мақаласын жариялады. 2003 жылғы «Күрделі белгілердің эволюциялық пайда болуы» деген мақала математикалық теңдеу операциясының қарапайым биттік операциялардан қалай дамығанын сипаттайды.

Білім беруде қолдану

Avida ED жобасы (Avida ED) жоғары мектептер мен университеттердегі эволюция білімін оқыту үшін ыңғайлы, қарапайым графикалық интерфейс аясында Avida бағдарламалық платформасын қолданады және тегін бағдарламалық қамтамасыз ету, құжаттама, оқулықтар, сабақ жоспарлары және басқа да оқу материалдарын ұсынады. Avida ED бағдарламалық жасақтамасы браузерде веб-қосымша ретінде жұмыс істейді, пайдаланушы интерфейсі JavaScript тілінде жасалған, ал Avida Emscripten арқылы JavaScript-ке түрлендіріледі, бұл бағдарламалық жасақтаманы сыныптарда кеңінен қолданылатын құрылғылармен үйлесімді етеді. Осы тәсіл студенттердің эволюцияны түсіну деңгейін арттыруда тиімді екені көрсетілді. Avida ED жобасы 2017 жылы Халықаралық жасанды өмір білімі мен насихаттау қоғамының сыйлығына ие болды.

Avida-ға арналған ғылыми басылымдар

C. Adami және C. T. Brown (1994), 2D жасанды өмір жүйелеріндегі эволюциялық оқыту – Avida, Р. Брукс, П. Мейс (ред.), Artificial Life IV, MIT Press, Кембридж, MA, 377–381 беттер. Р. Е. Ленски, К. Офриа, Т. К. Коллиер, К. Адами (1999). Цифрлық организмдердегі геномдық күрделілік, тұрақтылық және генетикалық өзара әрекеттесу. Nature 400:661–664. C. O. Wilke, J. L. Wang, C. Ofria, R. E. Lenski және C. Adami (2001). Цифрлық организмдердің жоғары мутациялық деңгейде эволюциясы ең төменгі тіршілік етуге алып келеді. Nature 412:331–333. Р. Е. Ленски, К. Офриа, Р. Т. Пеннок және К. Адами (2003). Күрделі белгілердің эволюциялық тегі. Nature 423:139–145. С. С. Чоу, К. О. Уилк, К. Офриа, Р. Э. Ленски және К. Адами (2004). Цифрлық организмдердегі ресурстар үшін бәсекелестіктен туындаған бейімделу радиациясы. Science 305:84–86. J. Clune, D. Misevic, C. Ofria, R. E. Lenski, S. F. Elena және R. Sanjuán. Табиғи іріктеу ұзақ мерзімді бейімделу үшін қиын ландшафттарда мутация деңгейін оңтайландыра алмайды. PLoS Есептеу биологиясы 4(9): 2008. Clune J, Goldsby HJ, Ofria C және Pennock RT (2011) Дәл альтруизмді бағыттауға селективті қысым: инклюзивті жарамдылық теориясының сынау қиын аспектілері үшін цифрлық эволюциядан алынған дәлелдер. Корольдік қоғамның мәлімдемелері. pdf (мұрағат) Бенджамин Э. Бекман, Филип К. Маккинли, Чарльз Офриа (2007). Цифрлық организмдердегі бейімделген ұйқы реакциясының эволюциясы. ECAL 2007 pdf