Vida artificial

A vida artificial (ás veces abreviada como ALife ou A-Life) é un campo de estudo no que os investigadores examinan sistemas relacionados coa vida natural, os seus procesos e evolución, por medio do uso de simulacións con modelos informáticos, robótica e bioquímica. A disciplina foi denominada así por Christopher Langton, un científico de computadores americano, en 1986. Hai tres tipos principais de vida artificial, que foron denominados segundo o seu enfoque: soft, por software; hard, por hardware; e wet, por bioquímica. Os investigadores de vida artificial estudan a bioloxía tradicional intentando recrear aspectos dos fenómenos biolóxicos.

Unha simulación Braitenberg, programada en "breve", un simulador de vida artificial.

A vida artificial estuda o procesos fundamentais dos sistemas vivos en ambientes artificiais para obter un coñecemento máis profundo do complexo procesamento da información que define ditos sistemas. Este tema é moi amplo, e xeralmente inclúe a dinámica evolutiva, propiedades emerxentes dun sistema colectivo, biomimetismo, e asuntos relacionados coa filosofía da natureza da vida e o uso de propiedades similares á vida en traballos artísticos.

Filosofía

A filosofía que modela a vida artificial diferénciase moito dos modelos tradicionais ao estudar non só a “vida como a coñecemos” senón tamén a “vida como debería de ser”.

Un modelo tradicional de sistema biolóxicoo céntrase en capturar os seus parámetros máis importantes. Pero un modelo de ALife xeralmene busca descifrar os principios máis simples e máis xerais que subxacen na vida e aplicalos nunha simulación. A simulación ofrece a posibilidade de analizar novos e diferentes sistemas similares á vida.

Vladimir Georgievich Red'ko propuxo xeneralizar esta distinción á modelización de calquera proceso, o que levou a unha distinción máis xeral entre "procesos como os coñecemos" e "procesos como deberían de ser".

Actualmente, a definición de vida comunmente aceptada non considera que ningunha simuación de ALife actual ou software estea vivo, e non constitúe parte dun proceso evolutivo de ningún ecosistema. Porén, expresáronse diferentes opinións sobre os potenciais da vida artificial:

• A posición ALife forte afirma que "a vida é un proceso que pode ser abstraído de calquera medio particular" (John von Neumann). Especialmente, Tom Ray declarou que o seu programa "Tierra" non está simulando vida nun computador senón sintetizándoa.
• A posición ALife débil nega a posibilidade de xerar un "proceso vivo" fóra dunha solución química. Os seus investigadores tratan máis ben de simular os procesos da vida para comprender a mecánica subxacente aos fenómenos biolóxicos.

"soft" - baseado en software

Técnicas

• Nos primeiros días da vida artificial utilizouse un autómata celular, e aínda se usa pola súa facilidade de escalabilidade e paralelización. A ALife e o autómata celular teñen unha historia moi ligada.
• As redes neurais son utilizadas ás veces para modelizar o cerebro dun axente. As redes neurais, aínda que tradicionalmente son máis que unha técnica de intelixencia artificial, poden ser importantes para simular a dinámica de poboacións de organismos que poden aprender. A simbiose entre a aprendizaxe e a evolución é fundamental en teorías sobre o desenvolvemento de instintos en organimsos con alta complexidade neurolóxica, como, por exemplo, no efecto Baldwin.

Simuladores notables

Velaquí unha lista de simuladores de vida artificial/organismo dixital, organizados polo método de definición da criatura.

Nome	Dirixido por	Iniciado	Finalizado
Avida	ADN executable	1993	en marcha
breve	ADN executable	2006	2009
Creatures	rede neural/bioquímica simulada	mediados dos 1990	Fandom aínda activo
Critterding	rede neural	2005	en marcha
Darwinbots	ADN executable	2003	en marcha
DigiHive	ADN executable	2006	2009
DOSE	ADN executable	2012	en marcha
EcoSim	Mapa Cognitivo Borroso	2009	en marcha
Evolve 4.0	ADN executable	1996	antes de novembro de 2014
Framsticks	ADN executable	1996	en marcha
Noble Ape	rede neural	1996	en marcha
OpenWorm	Geppetto	2011	en marcha
Polyworld	rede neural	1990	en marcha
Primordial Life	ADN executable	1994	2003
ScriptBots	ADN executable	2010	en marcha
TechnoSphere	módulos	1995
Tierra	ADN executable	1991	2004
3D Virtual Creature Evolution	rede neural	2008

Baseado en programas

As simulacións baseadas en programas conteñen organismos cunha complexa linguaxe de ADN, usualmente Turing completo. Esta linguaxe adoita estar en forma dun programa informático en vez de ser un ADN biolóxico real. Os derivados de ensamblaxe son as linguaxes máis comunmente usadas. Un organismo "vive" cando se executa o seu código, e hai varios métodos que permiten a súa autorreplicación. As mutacións aplícanse xeralmente como cambios aleatorios no código. O uso do autómata celular é común pero non necesario. Outro exemplo podería ser unha intelixencia artificial e un sistema /programa multiaxente.

Baseado en módulos

Engádense módulos individuais á criatura. Estes módulos modifican os comportamentos da criatura e as características ambas directamente, por hard coding a simulación (as patas de tipo A incrementan a velocidade e metabolismo), ou indirectamente, por medio de interaccións emerxentes entre os módulos dunha criatura (a pata tipo A móvese arriba e abaixo cunha frecuencia de X, o cal interacciona con outras patas para crear movemento). Xeralmente estas son simulacións que enfatizan a creación do usuario e a accesibilidade sobre as mutacións e a evolución.

Baseado en parámetros

Os organismos son construídos xeralmente con comportamentos predefinidos e fixados que son controlados por varios parámetros que mutan. É dicir, cada organismo contén unha colección de números ou outros parámetros finitos. Cada parámetro controla un ou varios aspectos dun organismo nun modo ben definido.

Baseado en redes neurais

Estas simulacións teñen criaturas que aprenden e crecen usando redes neurais ou un derivado próximo. A énfasde ponse normalmente, pero non sempre, máis na aprendizaxe que na selección natural.

"hard" - baseado en hardware

A vida artrificial baseada en hardware principalmente consiste en robots, é dicir, máquinas guiadas automaticamente que poden realizar tarefas por si mesmos.

"wet" - baseado en bioquímica

A vida basedada en bioquímica estúdase no campo da bioloxía sintética. Supón, por exemplo, a creación de ADN sintético. o termo "wet" é unha ampliación do termo "wetware".

Problemas non resoltos na vida artificial

Os principais problemas e tarefas pendentes son:

Como se orixina a vida a partir do non vivo?

• Xerar un protoorganismo molecular in vitro.
• Conseguir a transición da vida nunha química artificial in silico.
• Determinar se poden existir as organizacións vivas fundamentalmente novas.
• Simular un organismo unicelular no seu ciclo vital completo.
• Explicar como se xeran as regras e símbolos a partir da dinámica física en sistemas non vivos.

Cales son os potenciais e límites dos sistemas vivos?

• Determinar que é inevitable na evolución con final aberto da vida.
• Determinar as condicións mínimas para as transicións evolutivas a partir de sistemas de resposta específicos a xenéricos.
• Crear un marco formal para sintetizar as xerarquías dinámicas en todas as escalas.
• Determinar a preditibilidade das consecuencias evolutivas da manipulación de organismos e ecosistemas.
• Desenvolver unha teoría de procesamento da información, fluxo de información, e xeración de información para sistemas en evolución.

Como está realcionada a vida coa mente, as máquinas e a cultura?

• Demostrar a emerxencia da intelixencia e a mente nun sistema vivo artificial.
• Avaliar a influencia das máquinas na seguinte transición evolutiva principal da vida.
• Proporcionar un modelo cuantitativo da interacción entre a evolución cultural e biolóxica.
• Establecer principios éticos para a vida artificial.

Temas relacionados

1. A intelixencia artificial utilizou tradicionalmente unha estratexia arriba-abaixo (top-down), mentres que a vida artificial xeralmente funciona con fondo-tope (bottom-up).
2. A química artificial empezou como un método dentro da comunidade ALife para abstraer os procesos das reaccións químicas.
3. Os algoritmos evolutivos son unha aplicación práctica do principio débil da vida artificial aplicado a problemas de optimización. Moitos algoritmos de optimización foron elaborados con préstamos das técnicas ALife ou moi semellantes. A seguinte é unha lista de algoritmos evolutivos utilizados e moi relacionados coa vida artificial:
   • Optimización de colonias de formigas
   • Optimización de colonias bacterianas
   • Algoritmos xenéticos
   • Programación xenética
   • Intelixencia de enxame
4. Sistema multiaxente, que é un sistema computerizado composto de múltiples axentes intelixentes que interaccionan dentro dun ambiente.
5. Arte evolutiva, que usa técnicas e métodos de vida artificial para crear novas formas de arte.
6. Música evolutiva, que usa tecnicas similares, pero aplícase á música en vez de á arte visual.
7. Abioxénese. A abioxénese e orixe da vida tamén emprega ás veces metodoloxías ALife.

Críticas

A vida artificial tivo unha historia controvertida. John Maynard Smith criticou certos traballos sobre vida artificial en 1994 considerándoos "ciencia sen feitos" ("fact-free science").

Véxase tamén

Outros artigos

• Intelixencia artificial
• Realidade simulada
• Vida sintética

Ligazóns externas

• DMOZ Artificial Life
• International Society of Artificial Life
• Artificial Life revista, en MIT Press Journal
• The Artificial Life Lab, un laboratorio de ambientes virtuais
• aDiatomea: un experimento de vida artificial usando diatomeas xeradas en 3d
• JSimLife: ambiente de vida artificial utilizando ADN e redes neurais