デジタル生物
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| シリーズの一部 |
| 進化生物学 |
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デジタル生物とは、自己複製し 、変異し進化するコンピュータプログラムです。デジタル生物は、ダーウィンの進化論のダイナミクスを研究したり、進化に関する特定の仮説や数理モデルを検証したりするためのツールとして用いられています。デジタル生物の研究は、人工生命の分野と密接に関連しています。
歴史
デジタル生物は、1961年にベル研究所で開発されたゲーム「ダーウィン」にまで遡ることができます。このゲームでは、コンピュータプログラムが、他のプログラムの実行を阻止することで互いに競争しなければなりませんでした。[ 1 ]これに続く同様の実装はゲーム「コアウォー」です。「コアウォー」では、勝利戦略の1つは、できるだけ早く複製し、対戦相手のすべての計算リソースを奪うことであることがわかりました。また、「コアウォー」ゲームのプログラムは、ゲームが実行されるシミュレートされた「メモリ」内の命令を上書きすることにより、自分自身や互いを変異させることもできました。これにより、競合するプログラムは、エラーを引き起こす（それを読み取ったプロセスを終了させる）、「プロセスを奴隷化」（敵のプログラムを自分のために働かせる）、さらにはゲームの途中で戦略を変更して自分自身を修復するなど、有害な命令を互いに埋め込むことができました。
ロスアラモス国立研究所のスティーン・ラスムセンは、コア・ウォーのアイデアをコアワールドシステムでさらに一歩進め、遺伝的アルゴリズムを用いてプログラムを自動生成しました。しかし、ラスムセンは複雑で安定したプログラムの進化を観察していませんでした。コアワールドのプログラムが記述されたプログラミング言語は非常に脆弱であり、突然変異によってプログラムの機能が完全に破壊されることが多々あることが判明しました。
プログラムの脆弱性という問題を最初に解決したのは、コアワールドに似たTierraシステムを持つトーマス・S・レイでした。レイはプログラミング言語にいくつかの重要な変更を加え、突然変異によるプログラムの破壊の可能性を大幅に低減しました。これらの変更により、レイは初めて、意味のある複雑な方法で進化するコンピュータプログラムを観測しました。
その後、クリス・アダミ、タイタス・ブラウン、チャールズ・オフリアの3人は、Tierraにヒントを得たAvidaシステム[ 2 ]の開発を開始しました。Tierraとは決定的な違いがありました。Tierraでは、すべてのプログラムが同じアドレス空間に存在し、互いのコードを実行したり、干渉したりする可能性がありました。一方、Avidaでは、各プログラムは独自のアドレス空間に存在します。この変更により、Avidaでの実験はTierraでの実験よりもはるかに明確で解釈が容易になりました。Avidaの登場により、デジタル生物研究は進化生物学への有効な貢献として、ますます多くの進化生物学者に受け入れられるようになりました。ミシガン州立大学の進化生物学者リチャード・レンスキーは、自身の研究でAvidaを広範に使用しています。レンスキー、アダミ、そして彼らの同僚は、 Nature [ 3 ]や米国科学アカデミー紀要（米国）などの雑誌に論文を発表しています。[ 4 ]
1996年、アンディ・パージェリスは、ランダムにシードされた初期状態から自己複製を進化させる、ティエラに似たシステム「アメーバ」を開発しました。近年では、バイナリデジタル生物をベースにしたソフトウェアパッケージであるREvoSimによって、地質学的時間スケールで実行可能な大規模集団の進化シミュレーションが可能になりました。[ 5 ]
参照
関連トピックと概要
特定のプログラム
参考文献
- ^ Aleph-Null、「コンピュータレクリエーション」、ソフトウェア：実践と経験、第2巻、93-96ページ、1972年
- ^ 「Avida by devosoft」 . avida.devosoft.org .
- ^ Lenski, Richard E.; Ofria, Charles; Pennock, Robert T.; Adami, Christoph (2003). 「複雑な特徴の進化的起源」 ( PDF) . Nature . 423 (6936): 139– 144. Bibcode : 2003Natur.423..139L . doi : 10.1038/nature01568 . ISSN 0028-0836 . PMID 12736677. S2CID 4401833 .
- ^ Adami, C.; Ofria, C.; Collier, TC (2000). 「生物学的複雑性の進化」 . Proceedings of the National Academy of Sciences . 97 (9): 4463– 4468. arXiv : physics/0005074 . Bibcode : 2000PNAS...97.4463A . doi : 10.1073 / pnas.97.9.4463 . ISSN 0027-8424 . PMC 18257. PMID 10781045 .
- ^ Garwood, Russell J.; Spencer, Alan RT; Sutton, Mark D.; Smith, Andrew (2019). 「REvoSim: 生物レベルのマクロおよびミクロ進化シミュレーション」 .古生物学. 62 (3): 339– 355. Bibcode : 2019Palgy..62..339G . doi : 10.1111/pala.12420 . hdl : 10044/1/68991 . ISSN 0031-0239 .
さらに読む
- ビル・オニール (2003年10月13日). 「デジタル進化」 . PLOS Biology . 1 (1). Public Library of Science (PLoS): e18. doi : 10.1371/journal.pbio.0000018 . ISSN 1545-7885 . PMC 212697. PMID 14551915 .
- Wilke, Claus O.; Adami, Christoph (2002). 「デジタル生物の生物学」. Trends in Ecology & Evolution . 17 (11). Elsevier BV: 528– 532. doi : 10.1016/s0169-5347(02)02612-5 .
- パルジェリス、AN（1996）「デジタル「生命」の自然発生」". Physica D: 非線形現象. 91 ( 1– 2). エルゼビア: 86– 96. Bibcode : 1996PhyD...91...86P . doi : 10.1016/0167-2789(95)00268-5 . ISSN 0167-2789 .
- ミセヴィッチ, ドゥサン; オフリア, チャールズ; レンスキ, リチャード E (2005-11-08). 「有性生殖はデジタル生物の遺伝的構造を再構築する」 . Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences . 273 (1585). The Royal Society: 457– 464. doi : 10.1098/rspb.2005.3338 . ISSN 0962-8452 . PMC 1560214. PMID 16615213 .
