Искусственно созданный мир — биологический аватар как основа жизни

RAH-66 «Команч»

Перспективный самолет будущего так и не был завершен. /Фото: bol.com

Данный проект был одним из самых дорогостоящих и знаменитых из тех, что так и не были завершены. Самолет RAH-66 «Команч» предполагалось сделать вертолётом-разведчиком нового поколения, который должен был объединять в себе применение стелс-технологии и инновационное цифровое оборудование.

На разработку столь многообещающего проекта были потрачены колоссальные деньги — около 7 миллиардов долларов. Однако даже такие финансовые вливания не спасли самолет будущего от закрытия в 2004 году в связи с тем. Причем интересно, что причиной стало прекращение финансирования, а банальная нецелесообразность подобной разработки: к середине 2000-х годов стало окончательно ясно, что для сбора информации проще использовать беспилотные летательные аппараты, а не разрабатывать отдельный агрегат.

Автомобиль-вертолёт

Один из проектов летающего автомобиля. /Фото: reddit.com

И до Второй мировой войны, и во время нее инженеры пытались создать такое оружие или военную технику, чьи способности и характеристики кажутся впечатляющими даже сейчас. Одним из таких откровенно странных проектов можно смело назвать разработку нового летательного аппарата в виде гибрида вертолета и автомобиля.

Подобную машину решили спроектировать военные инженеры британской армии. В конечном итоге у них получился агрегат, который представлял собой внедорожник, оснащенный хвостом и несущим винтом от вертолёта. Поразительно, но эта машина действительно неплохо летала. Однако крест на развитии необычного концепта поставила банальная практичность: быстро стало ясно, что транспортировка наземной техники осуществляется немного проще посредством самолётов, нежели путем создания десятков и сотен гибридов.

В чем суть исследования?

Фото: stereo-news.com

«Наша цель — выяснить условия, которые потенциально позволили бы машинам заботиться о том, что они делают или думают. При определенных условиях, машины, которые могут реализовать процесс, похожий на гомеостаз, способны также получить источник мотивации и новые средства для оценки поведения, вроде чувств живых организмов», — указано в работе нейробиологов из Южно-Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, которую опубликовали в журнале Nature.

Гомеостаз — это прежде всего биологическая функция, которая позволяет, например организму человека, сохранять стабильность и контролировать все внутренние и внешние процессы. Благодаря гомеостазу, человек способен к саморегуляции, может подстраиваться под определенные условия и, в конечном счете, просто выживать.

Простейшие примеры гомеостаза у млекопитающих — потоотделение для регуляции температуры тела, контроль уровня глюкозы в крови, обмен веществ, удаление отходов из организма и т. д.

Эти, казалось бы, примитивные функции организм человека выполняет даже без нашего участия. Но, если оцифровать наш организм — получится сложнейшая система, которая одновременно выполняет огромное количество задач и моментально обрабатывает потоки информации из разных своихузлов». Так или иначе повторить эту систему в цифровом виде — и есть задача разработчиков ИИ.

Мы уже научили компьютеры синтезировать и анализировать информацию на начальном уровне, а теперь исследователи из США планируют пойти дальше и воссоздать функцию гомеостаза в машинах. Авторы работы говорят, что если заставить компьютер заботиться о себе — это может не только улучшить его работу, но и поможет ученым исследовать природу чувств и сознание машин.

Фото: bestlifeonline.com

К примеру, если ИИ сможет определять вводные данные о прикосновении и физическом давлении — он будет способен оценивать риски и опасности. Создание системы таких вводных, похожих на человеческое осязание, обоняние, слух, зрение и вкус, позволили бы компьютеру заботиться о собственном выживании и принимать решения на новом интеллектуальном уровне.

«Вместо того, чтобы усиливать защиту или добавлять сырые вычислительные мощности для достижения устойчивости, мы начинаем разработку этих роботов, как это ни парадоксально, добавляя им чувство уязвимости», — пишут нейробиологи.

Конечная цель этого проекта — создать ИИ, в лице, скажем, автономного робота, который сможет принимать решения, основываясь на чем-то похожем на человеческие чувства. Другой вопрос — к чему приведет наделение машины такими чувствами, и как она будет взаимодействовать с человеком, зная о своей уязвимости.

Смежные области

Искусственный интеллект

Основная статья: Искусственный интеллект

Традиционно при создании искусственного интеллекта используется проектирование от структуры к элементу, тогда как искусственная жизнь синтезируется при помощи проектирования от элемента к структуре.

Искусственная химия

Основная статья: Искусственная химия

Искусственная химия зародилась в качестве набора методов, с помощью которых моделируются химические процессы между элементами популяций искусственной жизни.
Одним из наиболее удобных для изучения объектов подобного рода является реакция Бутлерова — автокаталитический синтез углеводов из водного раствора формальдегида в присутствии гидроксидов кальция или магния:

x CH₂O => C_xH_2xO_x

В результате реакции образуется смесь углеводов самого различного строения. Если количество формальдегида («питательной среды») в растворе ограничено, в системе устанавливается своеобразное равновесие между процессами роста и распада молекул углеводов. При этом, как и в биологических системах, выживает сильнейший, то есть происходит своеобразный «естественный отбор», и в системе накапливаются наиболее устойчивые (при данных конкретных условиях) молекулы углеводов.

Считается, что похожие процессы, которые имели место в предбиологической химии Земли, привели к возникновению жизни на планете.

Эволюционные алгоритмы для задач оптимизации

Многие оптимизационные алгоритмы близко связаны с концепцией слабой искусственной жизни. Основная разница между ними состоит в том, как определяется способность агента решить какую-нибудь задачу.

• Муравьиный алгоритм
• Эволюционные алгоритмы
• Генетические алгоритмы
• Генетическое программирование
• Интеллект толпы (Роевой интеллект)

Эволюционное искусство

Эволюционное искусство использует технологии и методы искусственной жизни для создания новых видов визуального искусства. Эволюционная музыка использует похожие технологии, однако в применении к музыке.

Пирамидоголовый (Silent Hill 2)

Смотреть

Пирамидоголовый в Silent Hill 2

Красная пирамида, Палач, Пирамидоголовый или вовсе Пирамидыч — наверное, самый известный монстр серии Silent Hill. Впервые он появился во второй части и был личным кошмаром Джеймса Сандерленда, но так полюбился игрокам, что нашел свое призвание в преследовании и других персонажей. Пирамиду можно увидеть в экранизации, в рельсовом шутере Silent Hill: The Arcade в качестве одного из боссов и под именем «Бугимен» в Silent Hill 5. Недавно монстра добавили и в асимметричный онлайн-хоррор Dead by Daylight.

Создатель оригинального дизайна Масахиро Ито хотел придумать загадочное существо со скрытым лицом и долго старался подобрать подходящий дизайн. По легенде, таинственный шлем-пирамида появился, когда Ито перечеркнул один из неудачных концептов красным маркером. Медлительное, но смертоносное воплощение внутренних страхов Джеймса — один из самых запоминающихся и по-настоящему жутких монстров в игровой истории.

Лора (The Evil Within)

Смотреть

Лора в The Evil Within

Агрессивное, кровожадное существо с четырьмя когтистыми руками неожиданно атакует Себастиана в морге. Девушка кричит словно в агонии, а единственный способ её одолеть — огонь. При первой встрече детективу ничего не остается, кроме как бежать.

Лора — трагичный персонаж, но узнать её судьбу сразу не выйдет. Жуткая обгоревшая девушка неумолимо преследует игрока, далеко не один раз. Дизайн монстра основан на облике Йорогумо — японского демона-ёкая, который является пауком и может превращаться в красивую девушку. Несмотря на жуткий вид, Лору всё же хочется пожалеть: монстр порожден болезненными воспоминаниями Рувика о гибели сестры, сгоревшей заживо в амбаре. Желание, правда, улетучивается, стоит увидеть анимацию смерти Кастелланоса от рук Лоры.

Крысиный король (The Last of Us Part II)

Смотреть

Крысиный король в The Last of Us Part II

Когда Нил Дракманн обещал, что игроки будут удивлены новыми видами зараженных, он не шутил. И если сталкеры или шаркуны не сильно выбиваются из привычного по первой игре ряда, то последний новичок способен не на шутку напугать.

Взяв за основу идею о легендарном Крысином короле, Naughty Dog создала уникального монстра. Он появился, когда в одном довольно компактном месте долгое время находилась группа зараженных, из-за чего они срослись в единого монстра — жуткого и крайне опасного. Крысиный король живуч, медлителен и неотвратим, чем напоминает вышеупомянутых Немезиса и Пирамидоголового. К счастью, встретить такого зараженного за всю игру можно лишь один раз, а судя по тому, что упоминаний об аналогах нигде не встречается (а люди в игре ведут тщательную документацию видов зараженных), хочется надеяться, что король — единственный в своем роде.

Человек станет скрепкой?

Известный адепт алармистской точки зрения, в рамках которой ужасы, описанные в Терминаторе, могут стать реальностью, — философ Ник Бостром — придерживается мнения, что достигший интеллектуального уровня человека ИИ способен будет уничтожить человечество.

Image caption

Станет ли описанное в фильме нашей повседневной реальностью?

Бостром объясняет на примере скрепок: вы ставите перед искусственным интеллектом задачу делать скрепки, как можно больше и лучше. ИИ в какой-то момент понимает, что человек представляет угрозу, потому что может выключить компьютер, что будет противоречить задаче делать как можно больше скрепок. В случае, если человек не представляет угрозу, ИИ решает, что человеческие тела состоят из атомов, которые можно использовать для производства отличных скрепок. Итог — компьютер изведет человечество на скрепки.

Такой сценарий многим кажется преувеличением. По мнению Сергея Маркова, например, «высокая эффективность выполнения нелепой цели несовместима с нелепостью этой цели — грубо говоря, ИИ, способный переделать весь мир в скрепки, будет неизбежно достаточно умен для того, чтобы отказаться от такой цели».

Зачем?

В своей статье Крейг Вентер пишет, что полученные им и его сотрудниками результаты, во-первых, важны как наглядное доказательство того, что ДНК содержит исчерпывающую информацию об организме, а во-вторых, умение создавать организмы, генетическая программа которых от начала и до конца прописана человеком, сулит, по мнению Вентера, очень заманчивые перспективы практического применения. Например, ученый планирует создать водоросли, которые могли бы синтезировать не только питательные вещества, необходимые им самим, но также множество полезных для человека соединений. Кроме того, Вентер видит у своей технологии большое фармацевтическое будущее: бактерии с синтетическим геномом могут в промышленных масштабах производить новые лекарства.

Однако энтузиазм ученого разделяют далеко не все его коллеги. Например, биолог Евгений Нудлер, профессор биохимии Нью-Йоркского университета и заведующий московской лабораторией молекулярных механизмов старения «Геронлаб», считает, что прямого практического приложения в обозримом будущем эта работа не имеет. «Чудесные организмы, о которых говорит Вентер, можно получить и более простыми способами, которые доступны в любой лаборатории. Сегодня мы умеем изменять гены, всячески тасовать их, вставлять и убирать из генома огромные куски. Для того чтобы сделать, например, бактерию-производителя лекарств, совершенно не обязательно заново создавать целый геном», — рассказал Нудлер «Ленте.Ру». Он также отметил, что технология Вентера неоправданно сложна: «Чем больше фрагмент ДНК, который вы вставляете в геном, тем сложнее его «запихнуть» в клетку. Поэтому намного проще добавить в бактерию только несколько важных вам генов, чем пытаться вставить в нее целый новый геном».

Что касается создания при помощи «генетического программирования» водорослей и других организмов, у которых есть ядро (бактериальная ДНК ничем не отгорожена от остального содержимого клетки), то это, по мнению Нудлера, пока остается столь же недостижимой задачей, как и раньше. «ДНК эукариот (так называют организмы, имеющие ядро, к которым относятся все растения, животные и в том числе человек) устроена намного сложнее, чем бактериальная ДНК. Разработанная Вентером технология просто не будет работать для этих организмов», — объяснил он.

Похожее мнение высказал и биолог Константин Северинов, профессор и заведующий лабораторией в университете Ратгерса, а также лабораториями в институте молекулярной генетики и институте биологии гена: «Для того чтобы повторить этот эксперимент для организмов, клетки которых имеют ядро, потребуется, во-первых, создать «работающие» искусственные хромосомы — в отличие от бактерий, у эукариот с ДНК связано гораздо больше различных белков и большое количество информации имеет эпигенетический характер, то есть не закодировано в самой последовательности ДНК, а, во-вторых, придумать метод помещения ДНК в ядро, из которого удалены предсуществующие хромосомы. Пока у ученых нет технологий, которые позволяют это делать. В качестве альтернативы можно пытаться создавать искусственное ядро, а это исключительно сложная задача».

И тем не менее, Северинов видит в работе Вентера определенный практический смысл: «На сегодня у нас секвенированы геномы тысяч различных живых существ, однако эффективно работать (то есть направленно изменять гены) ученые могут, на самом деле, только с несколькими модельными организмами — кишечной палочкой и небольшим числом других бактерий, дрожжами, червяком-нематодой, лягушкой, мухой и мышью. Используя предложенный Вентером подход, можно было бы брать химически синтезированные мутационные варианты генома неизученных микроорганизмов, помещать их в клетку-реципиент и исследовать свойства таких вариантов. Впрочем, это потребует очень значительного удешевления существующей технологии. А собственно к написанию генетических программ и созданию действительно новых организмов работа Вентера отношения не имеет. Пока он всего лишь реализовал уже существующую в природе программу».

Несмотря на то что однозначного признания результатов Вентера в научном сообществе нет и многие исследователи относятся к ним скептически, работой по созданию синтетического генома уже заинтересовались на самом высшем государственном уровне. Барак Обама распорядился создать специальную комиссию по изучению этического аспекта создания живых клеток при помощи искусственно созданной ДНК. Так что не исключено, что в обозримом будущем дискуссии о работе Вентера перетекут из чисто практической плоскости в философскую.

Минимальный замысел

Вентер и его коллеги изначально намеревались создать урезанный геном, основанный на знаниях учеными биологии. Они хотели начать с генов, участвующих в наиболее важных процессах клетки, вроде копирования и перевода ДНК, и от них уже строить.

Но прежде чем они смогли бы создать эту краткую версию жизни, ученым нужно было выяснить, как спроектировать и построить геном с нуля. Вместо того чтобы редактировать ДНК в живом организме, как делает большинство ученых, они хотели получить полный контроль — спланировать свой геном на компьютере и затем синтезировать ДНК в пробирках.

В 2008 году Вентер и его соратник Гамильтон Смит создали первый синтетический бактериальный геном, построив модифицированную версию ДНК M. genitalium. Затем, в 2010 году, они создали первый самовоспроизводящийся синтетический организм, произведя версию генома M. mycoides и пересадив его разным видам Mycoplasma. Синтетический геном возобладал над клеткой, вытеснил родную рабочую систему и заменил ее версией людей. Искусственный геном M. mycoides был практически идентичен природной версией, за исключением нескольких генетических пометок — ученые добавили свои имена и несколько знаменитых цитат, включая слегка искаженную версию высказывания Ричарда Фейнмана: «Чего я не могу создать, того не понимаю».

Заполучив правильные инструменты, ученые разработали ряд генетических чертежей для своих минимальных клеток и затем попытались построить их. «Ни один замысел не удался», говорит Вентер. Он посчитал свои многочисленные неудачи наказанием за их высокомерие. Обладает ли современная наука достаточными знаниями базовых биологических принципов, чтобы построить клетку? «Ответом было сокрушительное нет», говорит он.

Поэтому ученые выбрали более трудоемкий и черный путь, заменив подход проектирования методом проб и ошибок. Они нарушали гены M. mycoides, определяя необходимые для выживания бактерий. И стирали лишние гены, чтобы создать syn3.0, имеющую самый маленький геном среди всех независимо размножающихся организмов, обнаруженных на сегодняшний день на Земле.

Правда, осталось неясным, что делают остальные 149 генов. Ученые смогли приблизительно классифицировать около 70 из них, основываясь на структуре генов, но они понятия не имеют, какую именно роль эти гены играют в клетке. Функция 79 генов оказалась абсолютной загадкой.

Группа Вентера намеревается выяснить, что делают загадочные гены, но сложность задачи умножается на то, что эти гены не похожи ни на какие другие известные гены. Один из способов исследовать их функцию — создать версию клетки, в которой каждый из этих генов можно будет включить и отключить. Когда его выключают, «что первое нарушается?», говорит Шостак. «Можно попытаться прикрепить его к общему классу, вроде метаболизма или воспроизводства ДНК».

OpenWorm

Основная статья: OpenWorm

OpenWorm — международный проект по созданию компьютерной модели (in silico) на клеточном уровне одного из наиболее полно изученных современной биологией микроорганизмов — червя Caenorhabditis elegans.

Конечной целью проекта является полная модель, которая включает все клетки C. elegans (чуть менее тысячи). На первой стадии будет моделироваться передвижение червя, для чего симулируется работа 302 нервных клеток и 95 мышечных. На 2014 год были созданы модели нейронного коннектома и мышечных клеток. На сайте проекта доступен трехмерный интерактивный анатомический атлас червя. Участники проекта OpenWorm также развивают платформу geppetto, предназначенную для моделирования целых организмов.

В 2015 году координатор проекта С. Ларсон заявил, что поставленные цели выполнены на 20—30 %.

Пять знаменитых животных Японии

В Японии, далеко протянувшейся с северо-востока на юго-запад, обитают разнообразные дикие животные – бурые медведи и белохвостые орланы на Хоккайдо, ядовитые змеи хабу и кокосовые крабы на Окинаве. Лисы кицунэ и енотовидные собаки тануки известны своей легендарной ролью волшебных животных и обманщиков в сказках и преданиях, а обезьяны, купающиеся в термальных источниках в префектуре Нагано, стали знамениты не так давно. Однако, помимо всех этих видов, есть и конкретные животные, ставшие знаменитостями.

Хатико

После того, как профессор Токийского императорского университета Уэно Хидэсабуро умер в 1925 году, его пёс Хатико прославился своей верностью, поскольку каждый день приходил на станцию Сибуя ко времени прибытия поезда, на котором обычно приезжал его хозяин. Так продолжалось в течение девяти лет, и этот пёс породы акита стал символом преданности. Памятник Хатико возле станции Сибуя напоминает нам об этой истории и является популярным местом встреч, а недавно на территории Токийского университета открылся ещё один памятник, где верный пёс изображён вместе с хозяином.

Тама

Захолустная станция в префектуре Вакаяма получила новую жизнь в 2007 году, когда подобранная бродячая кошка Тама была назначена станционным смотрителем

После того, как это произошло, станция привлекла общественное внимание, и количество пассажиров возросло: станция Киси стала пользоваться популярностью среди любителей кошек, с удовольствием покупающих здесь сувениры, связанные с этой кошкой. Когда Таме исполнилось пятнадцать лет, она не могла уже выполнять свои обязанности и отправилась на покой, передав полномочия коллеге, которую зовут Нитама – «Вторая Тама» (Фотография предоставлена kumachii)

Ханако

В 1949 году слониха Ханако стала первым представителем своего вида, привезённым в Японию после Второй мировой войны. Сначала она жила в зоопарке Уэно, а в 1954 г. переехала в зоопарк Инокасира. Родившейся в Таиланде в 1947 году Ханако уже исполнилось 67 лет, она является старейшим слоном в Японии и популярна среди посетителей зоопарка до сих пор. Из четырёх зубов у неё остался лишь один, и её кормят специально обработанной едой, которую легко проглотить. (Фотография предоставлена uniunitwins)

Хару Урара

Проигравший билет ставки на Хару Урара В марте 2004 года на ипподроме Коти на Сикоку наблюдался небывалый наплыв людей. Они собрались посмотреть, как легендарная Хару Урара проиграет скачки 106-й раз подряд. Даже знаменитый жокей Такэ Ютака смог привести её к финишу только десятой из одиннадцати лошадей. Её неизменно плохие результаты сделали её чрезвычайно известной, поскольку для многих людей она стала символом упорства в стремлении к достижению цели, несмотря на череду неудач. Забавно, что билеты ставок на эту лошадь имеют репутацию оберега от дорожно-транспортных происшествий, поскольку слово атаранай в отношении ставки обозначает «не выигрывает», а применительно к транспортному средству – «не ударится» обо что-нибудь. Сейчас она уже ушла на покой и живёт в префектуре Тиба. (Фотография предоставлена Rinrin)

Тама-тян

Ещё одно животное, имя которого происходит от слова тама – «драгоценность». Тама-тян – морской заяц (лахтак), обнаружен в реке Тамагава неподалёку от Токио. Неизвестно, что привело его так далеко к югу от тех мест, где они обычно живут, но его неожиданное появление принесло ему настолько широкую известность, что он даже попал в список популярных слов 2002 года. (Фотография взята из Wikipedia)

В словаре Полная акцентуированная парадигма по А. А. Зализня

иску́сственный,иску́сственная,иску́сственное,иску́сственные,иску́сственного,иску́сственной,иску́сственного,иску́сственных,иску́сственному,иску́сственной,иску́сственному,иску́сственным,иску́сственный,иску́сственную,иску́сственное,иску́сственные,иску́сственного,иску́сственную,иску́сственное,иску́сственных,иску́сственным,иску́сственной,иску́сственною,иску́сственным,иску́сственными,иску́сственном,иску́сственной,иску́сственном,иску́сственных,иску́сственен,иску́сствен,иску́сственна,иску́сственно,иску́сственны

Чужой (Alien: Isolation)

Смотреть

Чужой в Alien: Isolation

Монстр, появившийся еще в конце 1970-х, — нередкий гость в играх, но самое его жуткое воплощение случилось в 2014 году. Чужой здесь представлен именно таким, каким его впервые увидели зрители: пугающим, непредсказуемым и смертельно опасным. Для этого разработчики из Creative Assembly создали уникальный искусственный интеллект, состоящий из двух частей: «режиссер» всегда знает, где находится игрок, и иногда дает подсказки Чужому, который должен догадываться, как ему найти свою жертву. Такая связка делает монстра по-настоящему пугающим: напряжение лишь растет и не отпускает ни на секунду. Бонусом идет постепенно меняющееся поведение пришельца: раз за разом он будет учиться всё новым трюкам, развивая всё более непредсказуемое поведение. Тот факт, что Чужого нельзя убить, а прятки не являются панацеей, пугает еще сильнее.