Для підтвердження найбільш заплутаних механізмів еволюції вчені звертаються до допомоги тих, хто змагається в боротьбі за «виживання» роботів.
З часів Дарвіна біологи-еволюціоністи шукають механізми, що пояснюють альтруїстичну і часто жертовну поведінку, яку демонструють у деяких ситуаціях деякі живі істоти. Справді, якщо основний принцип біологічної еволюції - виживання найбільш пристосованих - то чому тварини, від бджіл до людини, схильні допомагати своїм сородичам навіть у тих випадках, коли це шкодить їм самим? З точки зору продовження власного роду це повний нонсенс, сутність якого інтригує і привертає незмінну увагу фахівців.
Найпоширеніше пояснення цим фактам полягає в тому, що альтруїзм поширюється на носіїв загальних генів - і тим активніше проявляється в поведінці особини, чим ближче вона і об'єкт цієї поведінки стоять на родинному дереві. Таким чином, альтруїзм і самопожертва можуть бути невигідні для окремої особини, але вигідні для її генів. Ця популярна теорія зазвичай називається «родинним відбором», і детальніше про неї ви можете прочитати в цьому чудовому огляді. Втім, вона не тільки дає пояснення фактам, але і ставить перед дослідниками нові, цікаві і заплутані проблеми, міркування про які можна знайти в нашій замітці «Добро з зеленою бородою».
Стратегія ця доведена до логічного завершення у громадських комах, таких як бджоли і мурахи, переважна більшість яких все своє життя приносять «на вівтар» королеви, самі по собі залишаючись безплідними. З іншого боку, стовідсотково підтвердити теорію родинного відбору поки неможливо з огляду хоча б на той факт, що надзвичайно непросто оцінити конкретні втрати і вигоди подібної стратегії для конкретної особини, конкретного гена і всієї популяції, особливо в масштабі багатьох поколінь.
На щастя, складні еволюційні механізми необов'язково досліджувати на прикладі реального біологічного життя. Дуже зручну модель для цього пропонують... роботи - зрозуміло, належним чином спроектовані і запрограмовані. Цим шляхом вже не перший рік рухається швейцарський вчений Даріо Флореано (Dario Floreano), про цікаві експерименти якого в галузі «робоеволюції» ми не раз розповідали (читайте: «Всі брешуть», «Роботи-мисливці, роботи-дичина»).
Роботи, що стали об'єктами чергового дослідження Флореано і його колег, являють собою невеликі створення всього пару сантиметрів висотою, оснащені двома незалежно працюючими колесами і свого роду «нервовою системою», що включає сенсори, камери і нескладні алгоритми поведінки. Роботи здатні розпізнавати «їжу», яскраво пофарбовані диски, розміщені на майданчику, і прагнути до них, намагаючись перевершити в цьому своїх побратимів.
У цю систему вчені внесли і такий найважливіший еволюційний фактор, як мутації. Тільки якщо в реальному житті для прояву їх адаптаційних ефектів потрібні покоління, в даному випадку все істотно прискорено. «Мутації» тут полягали в міцності різних зв'язків в «нервовій системі» робота, одні з них приводили до більш ефективного пошуку і збору «їжі», а інші навпаки.
Таку симуляцію вчені «проганяли» через кілька сотень повторюваних кроків, на кожному відбираючи найуспішніших збирачів «їжі» і виключаючи невдах, імітуючи природний відбір. Пристрій «нервової системи» тих, хто вижив, повторювався в новому поколінні - і піддавався новим мутаціям і новому відбору.
Ну а щоб ще більш полегшити собі завдання, для всього, що відбувається, була вибудувана вже повністю віртуальна комп'ютерна модель, яка протягом цього першого етапу експериментів тестувалася на відповідність реальності, і повністю підтвердила свою спроможність. Таким чином, вчені отримали повнофункціональну комп'ютерну модель нескладної, але еволюціонуючої популяції роботів, і надалі працювали вже з нею.
Наступна хитрість полягала в тому, щоб ввести в алгоритм роботів можливість ділитися «їжею» один з одним. Вчені роздумували, що якщо теорія спорідненого відбору спрацює, то більш успішними у виживанні і передачі своєї «нервової системи» наступному поколінню будуть ті (віртуальні) роботи, які, по-перше, максимально близькі один одному, а по-друге, проявляють активно альтруїстичну поведінку по відношенню один до одного.
Наприклад, якщо два «близькоспоріднених» робота проявили себе середньо при збиранні «їжі», при звичайних умовах обидва будуть виключені з наступного покоління. Однак якщо один з них віддасть зібрані запаси іншому, другий зможе вижити - і передати нащадкам свої «гени», в тому числі і спільні з роботом, що пожертвував собою.
Дійсно, виявилося, що при такому тиску відбору альтруїстична поведінка з'являється досить швидко, причому більш активно «ділитися» роботи починали саме з більш близькими своїми «родичами». За зауваженням Даріо Флореано, «теорія виявляється досить загальною, неважливо, чи йдеться про комах, людей або роботів».
З іншого боку, варто, все-таки, пам'ятати, що в даному випадку мова йде саме про роботи, більше того - про їхні віртуальні моделі, і ступінь відповідності цієї теоретично сконструйованої ситуації реальності - під великим питанням. Здається, вона спочатку спроектована була таким чином, що відштовхувалася від теорії родинного відбору, і не дивно, що її ж вона і підтвердила.
За інформацією PLoS Biology і ScienceNOW