Tekoelämä

Tekoelämä eli keinoelämä on elollisen kaltainen keinotekoinen järjestelmä. Tekoelämään liittyvät järjestelmät ovat monesti elämää tai joitain sen piirteitä jäljitteleviä tietokoneohjelmia tai robotteja. Tekoelämää tutkivan tieteen- ja tekniikan alan tarkoituksena on lisätä ymmärrystä elämästä, ja toisaalta hyödyntää elämän periaatteita tekniikassa. Tekoelämän tutkimus on vielä vakiintumatonta ja hyvin poikkitieteellistä. Se käsittää niin biologisten järjestelmien simuloinnit kuin tietokoneviruksetkin.

Luokat 
Keinoelämä jaetaan muodostavan materiaalin perusteella tavallisesti kolmeen luokkaan:
 tietokoneen muistissa olevat järjestelmät
 robottijärjestelmät
 biokemialliset järjestelmät

Suurin osa keinoelämän tutkimuksesta on tietokonepohjaista.

Elämän ja evoluution tutkimus 
Keinoelämä mahdollistaa elämän ja sen evoluution tutkimisen kontrolloidussa ympäristössä. Evoluution nopeus on myös riippuvainen ainoastaan tietokoneen suorituskyvystä ja simuloidun elämän monimutkaisuudesta, joten tietokoneiden suorituskyvyn jatkuvasti kasvaessa tutkimus helpottuu.

Hyödyntäminen tekniikassa 
Keinoelämän evoluution avulla voidaan yksinkertaisesta alkujärjestelmästä päästä emergenssin kautta monimutkaiseen, erilaisia tehtäviä suorittavaan järjestelmään evolutiivisia algoritmeja käyttäen. Evoluutiota voidaan ohjata palkitsemalla oikein tehtävän suorittaneet eliöt.

Keinoelämään liittyviä tietokoneohjelmia 
Vuosikymmenten kuluessa on kehitetty kirjava joukko ohjelmia, jotka jollain tavoin, tarkasti tai epätarkasti, vaihtelevalla menestyksellä, koettavat jäljitellä luonnossa olevaa elämää tai joitain siihen liittyviä lainalaisuuksia.

Näitä ovat muun muassa
 Soluautomaatit
 Geneettiset algoritmit
 Tierra Thomas S. Ray
 L-järjestelmät, kasvien mallinnus matemaattisesti, hollantilaisen Astrid Lindenmayerin järjestelmät, joissa käytetään Chomskyn kielioppeja
 Karl Simsin olennot 1994
 Komosinskin ja Ulatowskin Framsticks vuonna 1999
 GOLEM, Lipson ja Pollack, 2000) 
 Geneesys
 Avida
 breve, simulaatiojärjestelmä moniin tarkoituksiin
 Darwinbots
 Evolve 4.0
 Framsticks
 Nanopond
 Micropond
 Polyworld

Varhaisimpia keinoelämän olioita oli laatikoista koostuvat Karl Simsin kehittämät oliot, jotka kehittyivät ja kilpailivat tietokoneen sisällä. Evoluutio synnytti käärmemäisen uimarin ilman ennakkotietoa siitä, miten kannattaisi liikkua.

Peliteoria ja evolutiivinen kehitys 
Göteborgin yliopistossa ovat Kristian Lindgren ja Mats Nordahl tutkineet peliteorian mukaisten eloonjäämisstrategioiden kehitystä yksinkertaisella matemaattisella mallilla. Mallissa parhaiten menestyneet tuottavat muita enemmän jälkeläisiä. Näin malli on eräänlainen "lisääntymispeli". Erikoista tässä pelissä on moniin muihin aiempiin "evoluutiopeleihin" verrattuna se, että toisten yksilöiden teot vaikuttavat toisiin yksilöihin niin kuin "vangin dilemmassa". Oliolla on kaksi perusstrategiaa, yhteistyö ja luovuttaminen. Peli ei jäljittele kovin hyvin oikeata biologista systeemiä. Pelissä eliöillä on muisti, kyky tehdä virheitä ja niin edelleen. Mutaatiot muuttavat eliöiden strategioita. Näiden mutkikkaiden strategiapelien mukaan esiintyy vakaita tiloja, jossa tietyt strategiat hallitsevat pitkään, ja epävakaita jaksoja, jolloin syntyy ja kuolee nopeasti uusia strategioita.

Geneettiset verkot 
Stuart A. Kauffman on tutkinut geenien vuorovaikutuksia. Geeni voi olla joko aktiivinen tai ei. Geenit voivat Kauffmannin malleissa vaikuttaa toisiinsa Boolen algebran mukaisesti. Näin syntyy vakaita geenien toimintoja, ja eräänlaisia värähtelijöitä, jotka tuottavat vuorotellen yhtä ominaisuutta, vuorotellen toista

Keinoelämän systeemin ominaisuuksia 
Keinoelämä on keinotekoinen, monesti tietokoneen sisään luotu ohjelmallinen järjestelmä, johoin liittyy seuraavia ominaisuuksia.

 itsesäätely
 kasvu, erilaistuminen
 aineenvaihdunta
 reagoi ympäristöön, aistit
 itsensä jäljentäminen
 muuntuminen: geenit, ulkoasu
 evoluutio

Joitain elämän piirteitä, joita saatetaan mallintaa keinoelämässä

 mittaus-säätöjärjestelmät
 raaka-aineesta tuotetaan tehtaassa tuotteita, mitä ohjaa ohjausyksikkö
 olio kopioituu

Lähteet

Kirjallisuutta