Cornellin yliopiston robotiikan tutkijat ovat keksineet, miksi biologiset järjestelmät koostuvat moduleista. Löydön uskotaan auttavan paremmin ymmärtämään monimutkaisuuden evoluutiota ja kehittämään tekoälyä. Tutkimusraportti on julkaistu Proceedings of the Royal Society B-tiedelehdessä.
| (nitens.org) |
Tutkimus perustui tietokoneella tehtyyn evoluutiosimulaatioon, joka käsitti 25000 sukupolvea. Uudet näkemykset auttavat kehittämään entistä parempaa tekoälyä, joka voisi saavuttaa eläinten älykkyystason.
Vuosikymmien ajan evoluutiobiologit ovat halunneet tietää miksi eliöt, bakteereista ihmiseen, ovat kehittyneet modulaarisiksi. Niinkuin insinöörit, luonto rakentaa eliöitä modulaarisesti, valmistaen ja yhdistäen tietynlaisia osia. Tämä ei kuitenkaan selitä sitä, kuinka modulaarisuus alun perin kehittyi.
Kuuluisat biologit Richard Dawkins, Günther P. Wagner ja edesmennyt Stephen J. Gould ovat tunnistaneet modulaarisuuden "monimutkaisuuden evoluution" keskeiseksi tekijäksi.
Vuosien ajan vallitseva käsitys oli, että modulaarisuus oli kehittynyt, koska se auttoi eliöitä paremmin sopeutumaan ympäristöön. Se ei kuitenkaan selitä ilmiön alkuperää.
Tutkimusryhmä havaitsi, että evoluutio tuottaa modulaarisuutta, koska se vähentää ja lyhentää verkostokytkentöjä, joiden rakentamiseen ja ylläpitoon kuluu energiaa. [Simulaatiossa] osoittautui, että "kytkentäjohdon hinnoittelu" riitti tekemään evoluutiosta modulaarisen.
Tutkijat testasivat teoriaa evoluutiosimulaatioissa, jossa kytkentäjohdolla oli hinta tai ei ollut hintaa. "Heti kun verkostokytkennöille annettiin hinta, modulaarisuus kehittyi. Ilman hintaa, moduleja ei koskaan synny," professori Jeff Clune kertoo. Muut tutkimukseen osallistuneet olivat apulaisprofessori Hod Lipson ja professori Jean-Baptiste Mouret.
Tutkimustulos saattaa auttaa selittämään lähes universaalin modulaarisuuden biologisissa verkostoissa, kuten neuroverkoissa (aivot), verenkiertojärjestelmässä, geenien säätelyjärjestelmässä, proteiini-proteiini vuorovaikutuksissa, metaboliajärjestelmässä ja jopa ihmisen rakentamassa internetissä.
"Kyky kehittää modulaarisuutta auttaa meitä luomaan monimutkaisempaa ja tehokkaampaa tekoälyä," Clune sanoo.
Tämän Phys.org:n tiedeuutisen mukaan luonto toimii "niinkuin insinöörit". Luonto siis näyttää kehitysoppiin uskovienkin mielestä insinöörin suunnittelemalta. He joutuvat kuitenkin toteamaan (lopuksi), että luonto vain näyttää suunnitellulta, mutta sitä ei ole suunniteltu. Mikäli se olisi suunniteltu, niin silloinhan heidän käsityksensä maailmankaikeuden perimmäisestä luonteesta olisi virheellinen. Luonto ei voi olla suunniteltu, koska suunnittelijaa ei ole olemassa. Luontoa tutkimalla ei siis voi tehdä sellaista johtopäätöstä, että sitä ei ole suunniteltu. Se täytyy tehdä jollakin muulla perusteella. Koska tämä johtopäätös ei perustu havaintoon luonnosta, sen perustan on oltava luonnon ulkopuolella. Tällöin se voi olla vain platoninen idea. Se saavutetaan vain ajattelemalla, ei havaitsemalla.
Niko Kettunen kertoi (HS Tiede 12.1.2013) ihmisen kurkunpäähermon olevan evoluution jämäpala, koska se tekee "ylimääräisen lenkin" aortan kautta. Mikäli evoluutio pyrkii optimoimaan verkostokytkennät, niin miksi tässä tapauksessa optimointi ei ole toiminut? Toimiko verkostokytkentöjen optimointi vain evoluution varhaisessa vaiheessa vai toimiiko se valikoivasti? Mikäli se toimi vain evoluution varhaisessa vaiheessa, niin miksi verkostokytkentöjen optimointi näyttää tämän päivän eliöissä pääpiirteissään onnistuneelta? Entä mikä saisi sen toimimaan valikoivasti? Ihmisen kurkunpäähermo on todennäköisemmin kokonaisuudessaan toiminnallinen elin, eikä vain "evoluution jämäpala."
Tutkijoiden mukaan evoluutio tuottaa modulaarisuutta, koska "modulien rakentamiseen ja ylläpitoon kuluu vähemmän energiaa." Evoluutio on siis energiatietoinen. Kaikki elävät solut kuluttavat energiaa. Mitä suurempi organismi, sitä enemmän energiaa kuluu sen rakentamiseen ja ylläpitoon. Jos energian säästö on lähellä evoluution sydäntä, niin miksi se ylipäätään tuotti mitään energiaa kuluttavia rakenteita? Eikö olisi ollut viisaampaa pistää pillit pussiin ja hanskat naulaan? Ja energiaa olisi säästynyt. Eikä se optimointikaan ihan ilmaista ole.
Lähde:
http://phys.org/news/2013-01-biological-mystery-boost-artificial-intelligence.html
Ei kommentteja:
Lähetä kommentti