Еволюция на порока или как учените научиха роботите да лъжат

Робот-участник в експеримента. Снимка: Лаборатория за разумни системи

Дълго време се считаше, че само хората могат да лъжат. С развитието на науката обаче лъжци се намериха и в света на животните. Сега дойде ред на роботите. Учените „отгледаха“ 500 поколения машини, и в последния стадий на еволюцията роботите започнаха да лъжат професионално своите другари, за да получат повече „храна”. При моделирането на еволюцията на роботите изследователите отчели всички подробности, включително най-интересната – половото размножение. Как учените научиха роботите да лъжат, пише сайтът Лента.ру.

Авторите на изследването, което ще бъде публикуван в списание Proceedings of the National Academy of Sciences, изучават еволюцията. У много хора този термин предизвиква асоциации с първичния бульон и със знаменитата (и при това невярна) фраза „човекът е произлязъл от маймуната”. В действителност всичко, което съществува, може да еволюира. Първият автор на разработката – Сара Митри – се занимава с еволюцията на комуникацията. Специалността на Лорен Келер е еволюционната биология и по-специално – еволюцията на социалните отношения при мравките. Дарио Флореано моделира еволюцията при роботите. В новото изследване тримата учени обединили усилията си, за да изяснят как в хода на еволюцията ще се промени поведението на роботите, способни да общуват помежду си и принудени да се конкурират за „храна”.

Еволюция на арената

Отделна социална клетка на създаденото от изследователите общество на роботите била група от десетина машини. Външността им изобщо не напомняла външния вид на роботите от научно-фантастичните филми. Всеки робот представлявал плоска платформа, закрепена на две гъсенични вериги. До веригите били монтирани детектори, които определяли цвета на повърхността. Всеки робот бил опасан с лента, която можело да свети в синьо. На върха на платформата имало камера, която можела да улавя тази светлина.

Жизненото пространство на роботите било ограничено до неголямо пространство – арена, в единия край на която се намирала „храната” (участък от пода, ограничен със светъл кръг), а в другия – „отрова“ (част от повърхността, обозначена с тъмен кръг). Машините били програмирани да се задържат около храната възможно най-продължително. Роботите определяли какво има пред тях с помощта на детектори, приближавайки плътно към източника на „храната” или на „отровата”. При това край „храната” можело да се задържат едновременно не повече от осем робота.

Еволюционният им успех се оценявал въз основа на количеството време, прекарано край „храната” и „отровата”. Машините получавали по една точка за всяка единица време, прекарана край „храната” и им била отнемана по една точка за определен брой секунди край „отровата”. В течение на експеримента роботите постепенно се научавали да губят по-малко време в търсене на източника на храната. Всяко поколение роботи разполагало с живот от 1200 времеви единици. След като този срок изтичал, изследователите подбирали два от десетте робота, които имали най-много точки.

Щастливците получавали възможност да създадат потомство. На настоящия етап от развитието техниците не могат да кръстосват роботите. За да имитират полово размножаване, изследователите правели промени в „генома” на машините, контролиращи „нервната им система”. Всеки робот имал 11 входящи „неврона”, които се свързвали с три изходящи посредством 33 „синапса”. Значимостта или „тежестта” на сигнала, преминаващ по всеки от „синапсите”, била различна. Роботите давали различни отговори (скоростта на въртене на гъсеничните вериги или включването на синята светлина) в зависимост от сумарната величина на сигнала, постъпващ от всичките 33 синапса. „Тежестта” на всеки „синапс” кодирал един от „гените”. Съответно, в „генома” на роботите имало по 33 гена.

При половото размножение на живите същества геномът на бащата и на майката се смесват. Освен това в гените на потомството задължително се появяват мутации, възникващи в процеса на смесването. За създаването на нови поколения роботи авторите на разработката избирали произволни „майка” и „баща” измежду машините, най-преуспели в живота си. „Гените” на родителите („тежестта” на отделните „синапси”) се смесвали, и в тях с определена честота били внасяни мутации (промени на „теглото”). Новото поколение роботи също излизало на арената и процесът на естествения подбор се повтарял. В двете серии опити авторите „отгледали” по 500 поколения роботи. Всяко следващо поколение търсело „храна” малко по-ефективно от предишното.

Коркуренция и разнообразие

Експериментът нямаше да е толкова интересен ако роботите се борели за „храна” независимо един от друг. При живите същества, дори при най-примитивните, подобна ситуация не съществува. Всички организми се конкурират помежду си, като извличат от общуването си някаква информация. Понякога един организъм подава на друг някакъв сигнал умишлено, а понякога това става случайно. При това предаването на информация е налице и в двата случая.

В обществото на роботите единственото средство за предаване на сигнала между машините била синята светлина, която изпускала опасващата ги лента. Тъй като машините усъвършенствали навиците си за търсене на „храна”, до тях имало повече роботи, отколкото при предишните поколения. Съответно интензивността на синята светлина трай източника на „храна” се усилвала.

Роботите доста бързо разбирали, че синята светлина най-вероятно означава „храна” и си изработвали рефлекс да се движат към нея. Това поведение довело до по-голяма конкуренция към източника на „храна”. Стигнало се до там, че роботите започнали се отблъскват един друг от заветния кръг светлина. Очевидно било, че скриването на синия сигнал би повишил шансовете на всеки отделен робот да се окаже до „храната”. Във втората поредица опити учените дали на роботите възможност да контролират светлината на лентите.

Резултатът надминал всички очаквания. Още десетото поколение роботи започнало да лъже приятелите си. 52-то поколение включвало лентата значително по-рядко, когато било край „храната”, отколкото когато се намирало край „отровата”. Съответно информативността на сигнала при 52-то поколение рязко спаднала.
Тази промяна била очаквана. Неочаквано било, че не паднала до нула. Всички роботи, до 500-то поколение, понякога включвали лентата, намирайки се край източника на „храна”. Затова редица поколения запазили рефлекса си да се движат към синята светлина.

Този парадоксален резултат може да бъде обяснен по следния начин. Понижаването на информативността на синята светлина довело до това, че роботите започнали да реагират на сигнала по-слабо. При по-късните поколения включването на лентата край „храната” с по-малка вероятност водело до втурването на няколко конкурента към невнимателния робот. Това означавало, че роботът можел да набере максимален брой точки и да създаде потомство дори ако не винаги лъжел околните.

Мекотата на естествения подбор довела до това, че към 500-то поколение в обществото на роботите се появили няколко типове машини с коренно различно поведение. По-голямата част (61,5 на сто) от тях никога не включвали лентата, ако наблизо имало „храна”. 11,2 процента от роботите имало вероятност да включат синята светлина край „храната”. Вероятността другите машини да започнат да светят била в рамките между 0 и 100 процента.

Появата на няколко типа геноми в популацията е следствие от т.нар. генетичен дрейф. Този процес протича когато индивид с определен набор от гени случайно получи възможност да създаде потомство и да разпространи гените си в популацията. Генетичният дрейф води до появата на по-голямо генетично разнообразие в условия, където натискът при подбора не е много силен. При това възможността да оставят потомство се появява у индивиди с най-различен генотип. При силен натиск да се размножават успяват само организмите, които притежават определен набор от качества.

Как се усвояват пороците

В течение на работата си авторите направили няколко извода. На първо място тя показала, че общуването между индивидите и предаването на информацията се значими фактори при изработването на стратегията на поведение. На второ място, изследователите още веднъж потвърдили, че борбата за ресурси не води до пълно изчезване на информативните сигнали дори когато могат да навредят на индивидите, предаващи сигнала. На трето място, работата на учените се оказала нагледно доказателство за способността на роботите да моделират еволюционните процеси на живите системи.

Противниците на теорията на еволюцията често използват като довод невъзможността да се проверят тезите й експериментално. С помощта на роботизираните системи еволюционните процеси може да се „ускорят” многократно и в тях да се включат голям брой индивиди. Роботите дават възможност на еволюционистите да изучат различни аспекти от миналото на живите организми и да предскажат как ще се развиват в бъдещето.

Здраве, Наука & Tex
Коментарите под статиите са спрени от 2014 г., заради противоречиви решения на Европейския съд, който в един случай присъди отговорност за тях на стопаните на сайта, после излезе с противоположно становище. В e-vestnik.bg нямаме капацитет да следим и коментари на читатели. Обект сме на съдебни претенции заради статии, имали сме по няколко дела с искове за по 50-100 хил. лева. Заради което приемаме дарения за сайта (виж тук повече), чиито единствени приходи са от рекламни банери.