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デジタル生物は、変異し進化する自己複製 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学モデルをテストまたは検証するためのツールとして使用されます。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がゲーム「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判明しました。コアウォーゲームのプログラムは、ゲームが行わ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で、自分自身やお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機能させる）、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、コアワールドシステムでコアウォーのアイデアをさらに一歩進め、プログラムを自動的に作成する遺伝的アルゴリズムを導入しました。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ませんでした。コアワールドプログラムが書かれたプログラミング言語は非常に脆弱で、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よく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システムを開発していたThomas S. Rayでした。Ray はプログラミング言語にいくつかの重要な変更を加え、突然変異によってプログラムが破壊される可能性が大幅に低くなりました。これらの変更により、Ray 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 プログラムを観察しました。
その後、クリス・アダミ、タイタス・ブラウン、チャールズ・オフリアが、Tierraにヒントを得たAvidaシステム[2]の開発を開始しました。しかし、これもまた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、潜在的に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す。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、研究でAvidaを広範に使用しています。レンスキー、アダミ、および彼らの同僚は、 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・パルジェリスは、ランダムにシードされた初期条件から自己複製を進化させるアメーバと呼ばれるティエラのようなシステムを作成しました。最近では、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により、地質学的時間スケールで実行できる大規模な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: マクロおよびミクロ進化の生物レベルシミュレーション」.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
- O'Neill, Bill (2003-10-13). 「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). Elsevier: 86– 96. Bibcode :1996PhyD...91...86P. doi :10.1016/0167-2789(95)00268-5. ISSN 0167-2789.
- Misevic, Dusan; Ofria, Charles; Lenski, Richard 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.