Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Искусственная химия – это система, подобная химической, которая обычно состоит из объектов, называемых молекулами, взаимодействующих по правилам, напоминающим правила химических реакций. Искусственная химия создается и изучается для понимания фундаментальных свойств химических систем, включая пребиотическую эволюцию, а также для разработки систем химических вычислений. Искусственная химия – это область компьютерных наук, в которой химические реакции, часто биохимические, моделируются на компьютере, что позволяет получить представление об эволюции, самосборке и других биохимических явлениях. В этой области не используются реальные химические вещества, и ее не следует путать с синтетической или вычислительной химией. Вместо этого, для представления исходных молекул используются биты информации, а конечные продукты исследуются вместе с процессами, которые привели к их образованию. Эта область возникла в рамках искусственной жизни, но оказалась универсальным методом с применением в различных областях, таких как химия, экономика, социология и лингвистика.
An artificial chemistry is a chemical like system that usually consists of objects, called molecules, that interact according to rules resembling chemical reaction rules. Artificial chemistries are created and studied in order to understand fundamental properties of chemical systems, including prebiotic evolution, as well as for developing chemical computing systems. Artificial chemistry is a field within computer science wherein chemical reactions—often biochemical ones—are computer simulated, yielding insights on evolution, self assembly, and other biochemical phenomena. The field does not use actual chemicals, and should not be confused with either synthetic chemistry or computational chemistry. Rather, bits of information are used to represent the starting molecules, and the end products are examined along with the processes that led to them. The field originated in artificial life but has shown to be a versatile method with applications in many fields such as chemistry, economics, sociology and linguistics.
Формальное определение
Искусственная химия определяется в общем случае как тройка (S, R, A). В некоторых случаях достаточно определить её как кортеж (S, I). S – множество возможных молекул S={s1, sn}, где n – число элементов в множестве, возможно бесконечное. R – множество n-арных операций над молекулами в S, правила реакций R={r1, rn}. Каждое правило ri записывается в виде химической реакции a+b+c > a*+b*+c*. Важно отметить, что ri являются операторами, в отличие от +. A – алгоритм, описывающий способ применения правил R к подмножеству PS. I – правила взаимодействия молекул в S.
An artificial chemistry is defined in general as a triple (S,R,A). In some cases it is sufficient to define it as a tuple (S,I). S is the set of possible molecules S={s1 ,sn}, where n is the number of elements in the set, possibly infinite. R is a set of n ary operations on the molecules in S, the reaction rules R={r1 ,rn}. Each rule ri is written like a chemical reaction a+b+c >a*+b*+c*. Note here that ri are operators, as opposed to +. A is an algorithm describing how to apply the rules R to a subset PS. I are the interaction rules of the molecules in S.
История искусственной химии
Искусственная химия возникла как подраздел искусственной жизни, в особенности из направления "сильной искусственной жизни". Основная идея этой области заключалась в том, что для создания чего-либо живого необходимо использовать комбинацию неживых элементов. Например, клетка сама по себе является живой, но при этом состоит из неживых молекул. Искусственная химия объединяет, в частности, исследователей, придерживающихся подхода "снизу вверх" к искусственной жизни. В искусственной жизни биты информации использовались для моделирования бактерий или особей в популяции, каждая из которых двигалась, размножалась или погибала в компьютерных симуляциях. В искусственной химии биты информации используются для представления исходных молекул, способных вступать в реакции друг с другом. Эта область связана с искусственным интеллектом, поскольку на протяжении миллиардов лет неживая материя эволюционировала в примитивные формы жизни, которые, в свою очередь, эволюционировали в разумные существа.
Artificial chemistries emerged as a sub field of artificial life, in particular from strong artificial life. The idea behind this field was that if one wanted to build something alive, it had to be done by a combination of non living entities. For instance, a cell is itself alive, and yet is a combination of non living molecules. Artificial chemistry enlists, among others, researchers that believe in an extreme bottom up approach to artificial life. In artificial life, bits of information were used to represent bacteria or members of a species, each of which moved, multiplied, or died in computer simulations. In artificial chemistry bits of information are used to represent starting molecules capable of reacting with one another. The field has pertained to artificial intelligence by virtue of the fact that, over billions of years, non living matter evolved into primordial life forms which in turn evolved into intelligent life forms.
Применение искусственных химических соединений
Искусственная химия часто используется в изучении протобиологии, стремясь преодолеть разрыв между химией и биологией. Дополнительным стимулом для изучения искусственной химии является интерес к конструктивным динамическим системам. Ясухиро Судзуки смоделировал различные системы, такие как мембранные системы, сигнальные пути (P53), экосистемы и ферментные системы, используя разработанный им метод – абстрактную систему переписывания на мультимножествах (ARMS).
Artificial Chemistries are often used in the study of protobiology, in trying to bridge the gap between chemistry and biology. A further motivation to study artificial chemistries is the interest in constructive dynamical systems. Yasuhiro Suzuki has modeled various systems such as membrane systems, signaling pathways (P53), ecosystems, and enzyme systems by using his method, abstract rewriting system on multisets (ARMS).
Искусственная химия в популярной культуре
В научно-фантастическом романе 1994 года "Город пермутаций" Грега Игана, эмулированные люди, чьи мозги были отсканированы и известные как Копии, обитают в имитированном мире, включающем Автоверс – искусственный симулятор жизни, основанный на клеточном автомате, достаточно сложном для представления основы искусственной химии. В Автоверсе моделируются крошечные среды, заселенные популяциями простой, сконструированной формы жизни, Autobacterium lamberti. Цель Автоверса – предоставить Копиям возможность исследовать жизнь, эволюционировавшую там после запуска симуляции на значительном участке моделируемой вселенной, именуемом "Планета Ламберт".
In the 1994 science fiction novel Permutation City by Greg Egan, brain scanned emulated humans known as Copies inhabit a simulated world which includes the Autoverse, an artificial life simulator based on a cellular automaton complex enough to represent the substratum of an artificial chemistry. Tiny environments are simulated in the Autoverse and filled with populations of a simple, designed lifeform, Autobacterium lamberti. The purpose of the Autoverse is to allow Copies to explore the life that had evolved there after it had been run on a significantly large segment of the simulated universe (referred to as "Planet Lambert").