Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Введение
Самовоспроизводящаяся компьютерная программа, которая мутирует и эволюционирует.
Self replicating computer program that mutates and evolves
Цифровой организм — это самовоспроизводящаяся компьютерная программа, которая мутирует, размножается и эволюционирует. Цифровые организмы используются как инструмент для изучения динамики дарвиновской эволюции, а также для проверки или подтверждения конкретных гипотез или математических моделей эволюции. Изучение цифровых организмов тесно связано с областью искусственной жизни.
A digital organism is a self replicating computer program that mutates, reproduces, and evolves. Digital organisms are used as a tool to study the dynamics of Darwinian evolution, and to test or verify specific hypotheses or mathematical models of evolution. The study of digital organisms is closely related to the area of artificial life.
История
Цифровые организмы берут свое начало в игре Darwin, разработанной в 1961 году в лабораториях Bell, где компьютерные программы соревновались друг с другом, пытаясь помешать выполнению кода соперников. Похожей реализацией стала игра Core War. В Core War выяснилось, что одной из выигрышных стратегий было как можно быстреее реплицироваться, лишая противника вычислительных ресурсов. Программы в Core War также могли мутировать себя и друг друга, перезаписывая инструкции в симулированной "памяти", где проходила игра. Это позволяло конкурирующим программам внедрять повреждающие инструкции, вызывающие ошибки (прекращающие процесс, читающий их), "порабощающие процессы" (заставляющие вражескую программу работать на вас) или даже менять стратегии в середине игры и восстанавливаться. Стин Расмуссен из Лос-Аламосской национальной лаборатории развил идею Core War в своей системе core world, внедрив генетический алгоритм, который автоматически писал программы. Однако Расмуссен не наблюдал эволюции сложных и стабильных программ. Оказалось, что язык программирования, на котором были написаны программы core world, был очень хрупким, и мутации часто полностью разрушали функциональность программы. Первым, кто решил проблему хрупкости программ, был Томас С. Рэй с его системой Tierra, аналогичной core world. Рэй внес ключевые изменения в язык программирования, снизив вероятность разрушения программы в результате мутаций. Благодаря этим модификациям он впервые наблюдал компьютерные программы, которые действительно эволюционировали осмысленно и сложно. Позже Крис Адами, Титус Браун и Чарльз Офриа начали разрабатывать систему Avida, вдохновленную Tierra, но имеющую ряд важных отличий. В Tierra все программы существовали в одном адресном пространстве и могли потенциально выполнять или иным образом вмешиваться в код друг друга. В Avida, напротив, каждая программа живет в своем собственном адресном пространстве. Это изменение сделало эксперименты с Avida более чистыми и легкими для интерпретации, чем эксперименты с Tierra. Благодаря Avida исследования цифровых организмов стали признаваться все большим числом эволюционных биологов как ценный вклад в эволюционную биологию. Эволюционный биолог Ричард Ленски из Мичиганского государственного университета активно использовал Avida в своих работах. Ленски, Адами и их коллеги публиковали свои результаты в таких журналах, как Nature и Proceedings of the National Academy of Sciences (США). В 1996 году Энди Паргеллис создал систему, подобную Tierra, под названием Amoeba, которая эволюционировала самовоспроизведение из случайного начального состояния. В последнее время REvoSim – программный пакет, основанный на бинарных цифровых организмах – позволил проводить эволюционные симуляции больших популяций в геологических временных масштабах.
Digital organisms can be traced back to the game Darwin, developed in 1961 at Bell Labs, in which computer programs had to compete with each other by trying to stop others from executing A similar implementation that followed this was the game Core War. In Core War, it turned out that one of the winning strategies was to replicate as fast as possible, which deprived the opponent of all computational resources. Programs in the Core War game were also able to mutate themselves and each other by overwriting instructions in the simulated "memory" in which the game took place. This allowed competing programs to embed damaging instructions in each other that caused errors (terminating the process that read it), "enslaved processes" (making an enemy program work for you), or even change strategies mid game and heal themselves. Steen Rasmussen at Los Alamos National Laboratory took the idea from Core War one step further in his core world system by introducing a genetic algorithm that automatically wrote programs. However, Rasmussen did not observe the evolution of complex and stable programs. It turned out that the programming language in which core world programs were written was very brittle, and more often than not mutations would completely destroy the functionality of a program. The first to solve the issue of program brittleness was Thomas S. Ray with his Tierra system, which was similar to core world. Ray made some key changes to the programming language such that mutations were much less likely to destroy a program. With these modifications, he observed for the first time computer programs that did indeed evolve in a meaningful and complex way. Later, Chris Adami, Titus Brown, and Charles Ofria started developing their Avida system, which was inspired by Tierra but again had some crucial differences. In Tierra, all programs lived in the same address space and could potentially execute or otherwise interfere with each other's code. In Avida, on the other hand, each program lives in its own address space. Because of this modification, experiments with Avida became much cleaner and easier to interpret than those with Tierra. With Avida, digital organism research has begun to be accepted as a valid contribution to evolutionary biology by a growing number of evolutionary biologists. Evolutionary biologist Richard Lenski of Michigan State University has used Avida extensively in his work. Lenski, Adami, and their colleagues have published in journals such as Nature and the Proceedings of the National Academy of Sciences (USA). In 1996, Andy Pargellis created a Tierra like system called Amoeba that evolved self replication from a randomly seeded initial condition. More recently REvoSim a software package based around binary digital organisms has allowed evolutionary simulations of large populations that can be run for geological timescales.