Эволюциялық ізденістер: «Даукинстің мысығы» және биоморфтар моделі
Weasel program
Даукинс мысығы – эволюцияны түсіндіретін ой эксперименті. Кездейсоқ өзгерістер мен табиғи іріктеудің маңыздылығын көрсетеді. Биоморфтар моделі де қарастырылады.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Докинстің құйрықтығы немесе Докинстің мысығы – бұл ой эксперименті және оны көрсететін компьютерлік симуляциялардың түрлері. Олардың мақсаты – эволюциялық жүйелерді қозғалысқа келтіретін процесс, яғни кездейсоқ өзгерістер мен кездейсоқ емес жинақталымды таңдаудың үйлесімі, таза жақтан кездейсоқтықтан ерекше екенін көрсету. Ой экспериментін Ричард Докинс ұсынды, ал алғашқы симуляцияны оның өзі жасады; бағдарламаның басқа да түрлі нұсқаларын басқалар жасады.
The weasel program or Dawkins' weasel is a thought experiment and a variety of computer simulations illustrating it. Their aim is to demonstrate that the process that drives evolutionary systems—random variation combined with non random cumulative selection—is different from pure chance. The thought experiment was formulated by Richard Dawkins, and the first simulation written by him; various other implementations of the program have been written by others.
Күрделі модельдер
"Соқыр сағат жасаушы" кітабында Докинс биоморфтар деп аталатын нығыздарға қатысты гендік таңдаудың графикалық моделін ұсынады. Бұл – биоморфтың сыртқы түрін анықтайтын "гендер" бақылауымен салынған, бір-бірімен байланысты екі өлшемді сызық сегменттерінің жиынтығы. Биоморфтардың тізбектелген ұрпақтарынан нығыздарды таңдау арқылы, тәжірибеші фигуралардың эволюциясын "ұшақ" немесе "сілтеуіш" биоморфтары сияқты белгілі пішіндерге қарай бағыттай алады. Симуляция ретінде, биоморфтар биологиялық организмдердің нақты генетикалық мінез-құлқына аса жақын емес. "Weasel" бағдарламасына ұқсас, олардың дамуы сыртқы фактормен қалыптасады, бұл жағдайда тәжірибешінің шешімдері, ол көптеген мүмкін пішіндердің қайсысы келесі ұрпаққа өтетінін анықтайды. Дегенмен, олар "генетикалық кеңістік" тұжырымын көрсетуге көмектеседі, онда әр мүмкін ген өлшем ретінде қарастырылады, ал тірі организмдердің нақты геномдары барлық мүмкін гендік комбинациялардың өте шағын бөлігін құрайды, олардың көпшілігі тірі организмді өндірмейді. Докинстің айтуынша, "тірі болудың қанша жолы болса да, өлгеннің одан да көп жолы бар екені анық". "Жоқтайтын тауға көтерілу" кітабында Докинс "Weasel" бағдарламасының шектеулеріне жауап ретінде, басқалар жазған, жәндік торларын модельдеген бағдарламаларды сипаттады. Ол бұл бағдарламалардың эволюциялық процестің шынайырақ моделі екенін, себебі олардың "талқымен сынау" арқылы көбірек жәндіктерді ұстайтын тор жасаудан басқа алдын ала белгіленген мақсаты болмағанын айтты. Жәндік торлары эволюциялық модельдеу үшін жақсы тақырып ретінде қарастырылды, өйткені олар оңай визуализацияланатын қарапайым биожүйелердің мысалы болды; модельдеу бағдарламалары табиғатта кездесетін жәндік торларына ұқсас кең ауқымды торларды сәтті жасады.
In The Blind Watchmaker, Dawkins goes on to provide a graphical model of gene selection involving entities he calls biomorphs. These are two dimensional sets of line segments which bear relationships to each other, drawn under the control of "genes" that determine the appearance of the biomorph. By selecting entities from sequential generations of biomorphs, an experimenter can guide the evolution of the figures toward given shapes, such as "airplane" or "octopus" biomorphs. As a simulation, the biomorphs are not much closer to the actual genetic behavior of biological organisms. Like the Weasel program, their development is shaped by an external factor, in this case the decisions of the experimenter who chooses which of many possible shapes will go forward into the following generation. They do however serve to illustrate the concept of "genetic space," where each possible gene is treated as a dimension, and the actual genomes of living organisms make up a tiny fraction of all possible gene combinations, most of which will not produce a viable organism. As Dawkins puts it, "however many ways there may be of being alive, it is certain that there are vastly more ways of being dead". In Climbing Mount Improbable, Dawkins responded to the limitations of the Weasel program by describing programs, written by other parties, that modeled the evolution of the spider web. He suggested that these programs were more realistic models of the evolutionary process, since they had no predetermined goal other than coming up with a web that caught more flies through a "trial and error" process. Spiderwebs were seen as good topics for evolutionary modeling because they were simple examples of biosystems that were easily visualized; the modeling programs successfully generated a range of spider webs similar to those found in nature.
Үлгі алгоритмі
Докинс өзінің бағдарламасының бастапқы кодын ұсынбағанымен, "Weasel" стиліндегі алгоритм келесідей жұмыс істей алады. 28 таңбадан тұратын кездейсоқ тізбекті бастаңыз. Осы тізбектің 100 көшірмесін жасаңыз (көбейтіңіз). 100 көшірмедегі әрбір таңба үшін 5% мүмкіндікпен таңбаны жаңа кездейсоқ таңбамен ауыстырыңыз (мутациялаңыз). Әрбір жаңа тізбекті "МЕНІҢ ОЙЫМША, ОЛ СҮҢГІШ СЫЯҚТЫ" деген мақсатты тізбекпен салыстырыңыз және әрқайсысына баға беріңіз (тізбекте дұрыс және дұрыс орнындағы әріптердің саны). Егер жаңа тізбектердің біреуі толық баға алса (28), тоқтатыңыз. Әйтпесе, ең жоғары баға алған тізбекті таңдап, 2-қадамға өтіңіз. Бұл мақсаттар үшін "таңба" – кез келген үлкен әріп немесе бос орын. Докинстің кітабында ұрпақ сайынғы көшірмелердің саны және әр әріпке шаққандағы мутация ықтималдығы көрсетілмеген; 100 көшірме және 5% мутация деңгейі – мысалдар. Дұрыс әріптер "бекітілмейді"; әрбір дұрыс әріп келесі ұрпақтарда қате болуы мүмкін. Бағдарламаның шарттары мен мақсатты фразаның болуы осындай "теріс мутациялардың" тез "түзетілетінін" білдіреді.
Although Dawkins did not provide the source code for his program, a "Weasel" style algorithm could run as follows. Start with a random string of 28 characters. Make 100 copies of the string (reproduce). For each character in each of the 100 copies, with a probability of 5%, replace (mutate) the character with a new random character. Compare each new string with the target string "METHINKS IT IS LIKE A WEASEL", and give each a score (the number of letters in the string that are correct and in the correct position). If any of the new strings has a perfect score (28), halt. Otherwise, take the highest scoring string, and go to step 2. For these purposes, a "character" is any uppercase letter, or a space. The number of copies per generation, and the chance of mutation per letter are not specified in Dawkins's book; 100 copies and a 5% mutation rate are examples. Correct letters are not "locked"; each correct letter may become incorrect in subsequent generations. The terms of the program and the existence of the target phrase do however mean that such 'negative mutations' will quickly be 'corrected'.