Sun'iy hayot

thumb|Simulyatsiya qilingan «swimbot»lar to'plami
Sun'iy hayot (Artificial Life), shuningdek ALife yoki A-Life deb ham ataladi, tadqiqotchilar tabiiy hayot, uning jarayonlari va evolyutsiyasiga oid tizimlarni kompyuter modellari (computer models), robototexnika (robotics) va biokimyo (biochemistry) yordamida simulyatsiya (simulation) qilish orqali o'rganadigan tadqiqot sohasidir. Mazkur fanga 1986-yilda amerikalik kompyuter olimi Christopher Langton tomonidan nom berilgan.The MIT Encyclopedia of the Cognitive Sciences, The MIT Press, p.37. 1987-yilda Langton Los Alamosda (Nyu-Meksiko) ushbu soha bo'yicha birinchi konferensiyani tashkil etgan. Sun'iy hayotning yondashuvlariga ko'ra uchta asosiy turi mavjud bo'lib, ular quyidagicha nomlanadi: dasturiy ta'minotga asoslangan «yumshoq» (soft); apparat ta'minotiga asoslangan «qattiq» (hard); hamda biokimyoviy «nam» (wet) . Sun'iy hayot tadqiqotchilari biologik hodisalarning jihatlarini takrorlashga urinish orqali an'anaviy biologiyani o'rganadilar.Aguilar, W., Santamaría-Bonfil, G., Froese, T., and Gershenson, C. (2014). The past, present, and future of artificial life. Frontiers in Robotics and AI, 1(8). https://dx.doi.org/10.3389/frobt.2014.00008

 Umumiy tavsif 
Sun'iy hayot bunday tizimlarni belgilaydigan murakkab axborotga ishlov berish jarayonlarini chuqurroq tushunish maqsadida sun'iy muhitdagi tirik tizim (living system)larning fundamental jarayonlarini o'rganadi. Bu mavzular keng ko'lamli bo'lib, ko'pincha evolyutsion dinamika, kollektiv tizimlarning emergent xususiyatlari (emergent properties), biomimikriya, shuningdek, hayot tabiatining falsafasiga oid masalalar va badiiy asarlarda hayotga o'xshash xususiyatlardan foydalanishni o'z ichiga oladi.

 Falsafa 
Sun'iy hayotning modellashtirish falsafasi an'anaviy modellashtirishdan nafaqat «bizga ma'lum hayot»ni, balki «bo'lishi mumkin bo'lgan hayot»ni (life as it could be) ham o'rganishi bilan tubdan farq qiladi.Qarang: Langton, C. G. 1992. Artificial Life . Addison-Wesley. ., 1-bo'lim

Biologik tizimning an'anaviy modeli uning eng muhim parametrlarini qamrab olishga e'tibor qaratadi. Aksincha, sun'iy hayot modellashtirish yondashuvi, odatda, hayot asosida yotgan eng oddiy va umumiy tamoyillarni aniqlashga va ularni simulyatsiyada amalga oshirishga intiladi. So'ngra simulyatsiya yangi va turlicha hayotsimon tizimlarni tahlil qilish imkoniyatini beradi.

Vladimir Georgievich Red'ko ushbu farqni har qanday jarayonni modellashtirishga tatbiq etishni taklif qildi, bu esa «bizga ma'lum jarayonlar» va «bo'lishi mumkin bo'lgan jarayonlar» o'rtasidagi umumiy farqlanishga olib keldi.Qarang: Red'ko, V. G. 1999. Mathematical Modeling of Evolution. in: F. Heylighen, C. Joslyn and V. Turchin (editors): Principia Cybernetica Web (Principia Cybernetica, Brussels). Sun'iy hayotni kosmik nuqtayi nazardan modellashtirishning ahamiyati haqida, shuningdek, qarang: Vidal, C. 2008.The Future of Scientific Simulations: from Artificial Life to Artificial Cosmogenesis. In Death And Anti-Death, ed. Charles Tandy, 6: Thirty Years After Kurt Gödel (1906–1978) p. 285-318. Ria University Press.)

Hozirgi vaqtda hayotning umumiy qabul qilingan ta'rifi birorta ham amaldagi sun'iy hayot simulyatsiyasi yoki dasturiy ta'minotini tirik deb hisoblamaydi va ular birorta ham ekotizim (ecosystem) evolyutsion jarayonining bir qismini tashkil etmaydi. Biroq sun'iy hayotning salohiyati haqida turlicha fikrlar paydo bo'lgan:

 Kuchli sun'iy hayot (strong alife) (qiyoslang: Kuchli SI) pozitsiyasiga ko'ra, «hayot — har qanday aniq muhitdan mavhumlashtirilishi mumkin bo'lgan jarayondir» (John von Neumann). Ta'kidlash joizki, Tom Rey o'zining Tierra dasturi kompyuterda hayotni shunchaki simulyatsiya qilmayotganini, balki uni sintez qilayotganini e'lon qilgan.
 Kuchsiz sun'iy hayot (weak alife) pozitsiyasi kimyoviy eritmadan tashqarida «hayotiy jarayon»ni yaratish imkoniyatini inkor etadi. Buning o'rniga, tadqiqotchilar biologik hodisalarning fundamental mexanizmlarini tushunish uchun hayot jarayonlarini simulyatsiya qilishga harakat qiladilar.

 Dasturiy ta'minotga asoslangan («yumshoq») 

 Texnikalar 

 Uyali avtomatlar sun'iy hayotning dastlabki davrlarida qo'llanilgan va hozirda ham masshtablanuvchanlik (scalability) va parallellashtirish (parallelization) qulayligi sababli tez-tez ishlatiladi. Sun'iy hayot va uyali avtomatlar bir-biri bilan chambarchas bog'liq tarixga ega.
 Sun'iy neyron tarmoqlari (artificial neural networks) ba'zan agentning miyasini modellashtirish uchun ishlatiladi. Garchi an'anaviy ravishda ko'proq sun'iy intellekt (artificial intelligence) texnikasi bo'lsa-da, neyron tarmoqlar o'rganishga qodir organizmlarning populyatsiya dinamikasi (population dynamics)ni simulyatsiya qilishda muhim ahamiyatga ega bo'lishi mumkin. O'rganish va evolyutsiya o'rtasidagi simbioz, masalan, Bolduin effekti (Baldwin effect)da bo'lgani kabi, yuqori nevrologik murakkablikka ega organizmlarda instinktlarning rivojlanishi haqidagi nazariyalar uchun markaziy o'rin tutadi.
 Neyroevolyutsiya (neuroevolution)

 Dasturga asoslangan 
 Dasturga asoslangan simulyatsiyalar «genom» tiliga ega organizmlarni o'z ichiga oladi. Bu til ko'pincha haqiqiy biologik DNKdan ko'ra Tyuring bo'yicha to'liq (Turing complete) kompyuter dasturi shaklida bo'ladi. Assembler hosilalari eng ko'p qo'llaniladigan tillar hisoblanadi. Organizimning kodi bajarilganda u «yashaydi» va odatda o'z-o'zidan ko'payish (self-replication) imkonini beruvchi turli usullar mavjud bo'ladi. Mutatsiyalar, qoida tariqasida, kodga tasodifiy o'zgartirishlar kiritish orqali amalga oshiriladi. Uyali avtomatlardan foydalanish keng tarqalgan, ammo majburiy emas. Yana bir misol sun'iy intellekt va ko'p agentli tizim (multi-agent system)/dastur bo'lishi mumkin.

 Modulga asoslangan 
right|thumb|Yorug'likni aniqlash orqali harakatlana oladigan Braytenberg apparati (Braitenberg vehicle)
Mavjudotga alohida modullar qo'shiladi. Ushbu modullar mavjudotning xulq-atvori va xususiyatlarini bevosita simulyatsiyaga kodlash orqali (masalan, A turdagi oyoq tezlikni va metabolizmni oshiradi) yoki bilvosita mavjudot modullari o'rtasidagi emergent o'zaro ta'sirlar orqali (masalan, A turdagi oyoq X chastota bilan yuqoriga va pastga harakatlanadi, bu esa harakatni yaratish uchun boshqa oyoqlar bilan o'zaro ta'sir qiladi) o'zgartiradi. Odatda, bu foydalanuvchi tomonidan yaratish va qulaylikka e'tibor beradigan simulyatorlar bo'lib, mutatsiya va evolyutsiyadan ko'ra ko'proq shu jihatlarga urg'u beradi.

 Parametrga asoslangan 
Organizmlar, odatda, mutatsiyaga uchraydigan turli parametrlar bilan boshqariladigan, oldindan belgilangan va qat'iy xulq-atvor bilan tuziladi. Ya'ni, har bir organizm raqamlar to'plami yoki boshqa chekli parametrlarni o'z ichiga oladi. Har bir parametr organizmning bir yoki bir nechta jihatini aniq belgilangan tarzda boshqaradi.

 Neyron tarmoqqa asoslangan 
Ushbu simulyatsiyalarda neyron tarmoqlar yoki ularning yaqin hosilalari yordamida o'rganadigan va o'sadigan mavjudotlar mavjud. Urg'u ko'pincha, har doim ham bo'lmasa-da, tabiiy tanlanishdan ko'ra o'rganishga beriladi.

 Murakkab tizimlarni modellashtirish 
Murakkab tizimlarning matematik modellari uch turga bo'linadi: qora quti (black-box) (fenomenologik), oq quti (white-box) (mexanistik, fundamental tamoyillar (first principles)ga asoslangan) va kulrang quti modeli (grey box model) (fenomenologik va mexanistik modellarning aralashmasi). Qora quti modellarida murakkab dinamik tizimning individualga asoslangan (mexanistik) mexanizmlari yashirin qoladi.
thumb|Murakkab tizimlar uchun matematik modellar
Qora quti modellari butunlay nomexanistikdir. Ular fenomenologik bo'lib, murakkab tizimning tarkibi va ichki tuzilishini hisobga olmaydi. Modelning shaffof bo'lmagan tabiati tufayli quyi tizimlarning o'zaro ta'sirini tekshirish mumkin emas. Aksincha, murakkab dinamik tizimning oq quti modeli «shaffof devorlarga» ega va asosiy mexanizmlarni bevosita ko'rsatadi. Dinamik tizimning mikro-, mezo- va makro-darajadagi barcha hodisalari oq quti modeli evolyutsiyasining barcha bosqichlarida bevosita ko'rinadi. Ko'pgina hollarda, matematik modellashtiruvchilar murakkab dinamik tizimlarning mexanistik modellarini yarata olmaydigan og'ir qora quti matematik usullaridan foydalanadilar. Kulrang quti modellari oraliq hisoblanib, qora quti va oq quti yondashuvlarini birlashtiradi.
thumb|Yagona tur populyatsiyasi o'sishining mantiqiy deterministik individualga asoslangan uyali avtomat modeli
Murakkab tizimning oq quti modelini yaratish modellashtirish predmeti haqida a priori asosiy bilimlarning zarurligi muammosi bilan bog'liq. Deterministik mantiqiy uyali avtomatlar oq quti modeli uchun zarur, ammo yetarli shart emas. Oq quti modelining ikkinchi zaruriy sharti — o'rganilayotgan ob'ektning fizik ontologiya (ontology)si mavjudligidir. Oq quti modellashtirish fundamental tamoyillardan olingan avtomatik giper-mantiqiy xulosani anglatadi, chunki u butunlay deterministik mantiqqa va predmetning aksiomatik nazariyasiga asoslanadi. Oq quti modellashtirishning maqsadi — asosiy aksiomalardan o'rganilayotgan ob'ekt dinamikasi haqida batafsilroq, aniqroq mexanistik bilimlarni chiqarishdir. Ob'ektning ichki aksiomatik tizim (axiomatic system)ini shakllantirish zarurati oq quti turidagi uyali avtomatlar modellarini ixtiyoriy mantiqiy qoidalarga asoslangan uyali avtomatlar modellaridan farqlaydi. Agar uyali avtomatlar qoidalari predmetning fundamental tamoyillaridan kelib chiqib shakllantirilmagan bo'lsa, u holda bunday model real muammoga nisbatan zaif aloqador bo'lishi mumkin.
thumb|Yagona cheklangan resurs uchun turlararo raqobatning mantiqiy deterministik individualga asoslangan uyali avtomat modeli

 Mashhur simulyatorlar 
Bu sun'iy hayot va raqamli organizm (digital organism) simulyatorlari ro'yxatidir:
+Mashhur simulyatorlar ro'yxatiNomiAsosiBoshlanganTugallanganPolyworldneyron tarmoq1990davom etmoqdaTierrarivojlanuvchi kod19912004Avidarivojlanuvchi kod1993davom etmoqdaTechnoSpheremodullar1995Framsticksrivojlanuvchi kod1996davom etmoqdaCreaturesneyron tarmoq, simulyatsiya qilingan biokimyo va genetika199620013D Virtual Creature Evolutionneyron tarmoq2008NAEcoSimNoaniq kognitiv xarita2009davom etmoqdaOpenWormGeppetto2011davom etmoqdaLeniauzluksiz uyali avtomatlar2019davom etmoqda

 Apparat ta'minotiga asoslangan («qattiq») 
Apparat ta'minotiga asoslangan sun'iy hayot asosan robotlardan, ya'ni vazifalarni mustaqil bajara oladigan avtomatik boshqariladigan mashina (machine)lardan iborat.

 Biokimyoviy asoslangan («nam») 
Biokimyoviy asoslangan hayot sintetik biologiya (synthetic biology) sohasida o'rganiladi. U sintetik DNK (synthetic DNA) yaratish kabi tadqiqotlarni o'z ichiga oladi. «Nam» (wet) atamasi «wetware» atamasining kengaytmasidir. «Nam» sun'iy hayot yaratishga qaratilgan harakatlar tirik Mycoplasma laboratorium bakteriyalaridan minimal hujayralarni loyihalashtirishga hamda noldan jonsiz biokimyoviy hujayrasimon tizimlarni qurishga qaratilgan.

2019-yil may oyida tadqiqotchilar hayotga qodir sintetik (ehtimol, sun'iy) hayot shaklini yaratishda yangi bosqich haqida xabar berishdi: 20 ta aminokislota (amino acid)ni kodlash uchun bakterial genomdagi 64 ta kodon (codon)ning tabiiy sonini 59 tagacha qisqartirish orqali Escherichia coli bakteriyasining varianti yaratildi.

2020-yilda Sam Kriegman va Douglas Blackiston sun'iy intellekt yordamida yaratilgan biologik robot haqida xabar berishdi.

 Ochiq muammolar 

 Hayot jonsiz tabiatdan qanday paydo bo'ladi?

 Molekulyar proto-organizmni in vitro yaratish.
 In silico sun'iy kimyoda hayotga o'tishga erishish.
 Tubdan yangi tirik organizatsiyalar mavjud bo'lishi mumkinligini aniqlash.
 Bir hujayrali organizm (unicellular organism)ning butun hayot aylanishini simulyatsiya qilish.
 Tirik tizimlarda qoidalar va belgilar fizik dinamikadan qanday paydo bo'lishini tushuntirish.

 Tirik tizimlarning salohiyati va chegaralari qanday?

 Hayot evolyutsiyasi (evolution of life)ning cheksiz jarayonida nima muqarrar ekanligini aniqlash.
 Maxsus javob tizimlaridan umumiy tizimlarga evolyutsion o'tish uchun minimal shartlarni aniqlash.
 Barcha miqyoslarda dinamik iyerarxiyalarni sintez qilish uchun rasmiy asos yaratish.
 Organizmlar va ekotizimlarni manipulyatsiya qilishning evolyutsion oqibatlarini bashorat qilish darajasini aniqlash.
 Rivojlanayotgan tizimlar uchun axborotga ishlov berish (information processing), axborot oqimi va axborot yaratish nazariyasini ishlab chiqish.

 Hayot ong, mashinalar va madaniyat bilan qanday bog'liq?

 Sun'iy tirik tizimda intellekt va ongning paydo bo'lishini namoyish etish.
 Mashinalarning hayotning navbatdagi asosiy evolyutsion o'tishiga ta'sirini baholash.
 Madaniy va biologik evolyutsiya o'rtasidagi o'zaro ta'sirning miqdoriy modelini taqdim etish.
 Sun'iy hayot uchun axloqiy tamoyillarni belgilash.

 Aloqador mavzular 

 Agentga asoslangan modellashtirish (agent-based modeling) sun'iy hayotda va boshqa sohalarda tizimlardagi emerjentlikni o'rganish uchun qo'llaniladi.
 Sun'iy intellekt, odatda, yuqoridan pastga (top-down) yondashuvidan foydalanadi, sun'iy hayot esa asosan pastdan yuqoriga (bottom-up) ishlaydi.
 Sun'iy kimyo (artificial chemistry) sun'iy hayot hamjamiyatida kimyoviy reaksiyalar jarayonlarini mavhumlashtirish usuli sifatida boshlangan.
 Evolyutsion algoritmlar — bu optimallashtirish muammolariga tatbiq etilgan kuchsiz sun'iy hayot tamoyilining amaliy qo'llanilishidir. Sun'iy hayot texnikalaridan olingan yoki ularga juda o'xshash ko'plab optimallashtirish algoritmlari yaratilgan. Asosiy farq — agentning yaroqliligini (fitness) uning oziq-ovqat topish, ko'payish yoki o'limdan qochish qobiliyati bilan emas, balki muammoni hal qilish qobiliyati bilan aniq belgilashda yotadi. Quyida sun'iy hayot bilan chambarchas bog'liq va unda qo'llaniladigan evolyutsion algoritmlar ro'yxati keltirilgan:
 Chumolilar koloniyasi algoritmi (ant colony optimization)
 Bakterial koloniya optimallashtirish (bacterial colony optimization)
 Genetik algoritm (genetic algorithm)
 Genetik dasturlash (genetic programming)
 To'da intellekti (swarm intelligence)
 Ko'p agentli tizim (multi-agent system) — bu muhitda o'zaro ta'sir qiluvchi bir nechta aqlli agentlardan tashkil topgan kompyuterlashtirilgan tizimdir.
 Evolyutsion san'at (evolutionary art) yangi san'at shakllarini yaratish uchun sun'iy hayot uslub va metodlaridan foydalanadi.
 Evolyutsion musiqa (evolutionary music) o'xshash texnikalardan foydalanadi, ammo ularni tasviriy san'at o'rniga musiqaga tatbiq etadi.
 Abiogenez va hayotning kelib chiqishi masalalarida ham ba'zan sun'iy hayot metodologiyalaridan foydalaniladi.
 Kvant sun'iy hayoti (quantum artificial life) sun'iy hayot tizimlariga kvant algoritmlarini qo'llaydi.

 Tarixi 

 Tanqid 
Sun'iy hayot bahsli tarixga ega. John Maynard Smith 1994-yilda sun'iy hayot bo'yicha ayrim ishlarni «faktlarsiz fan» (fact-free science) sifatida tanqid qilgan. Mario Bunge kuchli sun'iy hayot g'oyalarini kompyutatsionalizm (computationalism)ga qarshi o'zining kengroq tanqidi doirasida tanqid qildi. Uning yozishicha, kuchli sun'iy hayot tarafdorlari simulyatsiya va simulyatsiya qilinayotgan jarayon o'rtasidagi farqni xatolik bilan yo'q qilib yubormoqda. Uning kuchsiz sun'iy hayot dasturiga nisbatan bunday e'tirozlari bo'lmagan.

 

 Tashqi 

 Xalqaro sun'iy hayot jamiyati
 Artificial Life jurnali, MIT Press Journal nashrida
 Sun'iy hayot laboratoriyasi, virtual muhit laboratoriyasi
 Genepool

Turkum:Sun'iy hayot
__INDEKS__