Prírodou inšpirované algoritmy

Dôvod vzniku vzorov

Dôvod vzniku vzorov

Vývin ľubovoľného organizmu, nehovoriac o zložitých jedincoch ako napr. človek, je zložitý a ťažko vysvetliteľný jav. Na začiatku je jedna bunka, z ktorej vznikne približne 1015 buniek. Dvesto rôznych typov buniek je usporiadaných v zložitých štruktúrach, schopných navzájom spolupracovať. Turing prišiel s myšlienkou, že tento vývin je podmienený len navzájom súvisiacimi fyzikálnymi a chemickými procesmi. Gény tu zohrávajú dôležitú úlohu v tom, že ovplyvňujú chemické reakcie, ale oni sami musia byť pritom v nejaký čas aktivované. Hoci neskoré štádia vývinu sú veľmi komplikované a doteraz v detailoch nepochopené, princíp a dôvod začiatočného rozdeľovania bunky je snáď ešte väčšou záhadou. Ak už máme nejaký vzor, v nasledujúcom delení môžeme na jeho základe odvodiť, ako bude vyzerať nové štádium a z toho zasa ďalšie. Otázka je, ako tento proces vznikne z jednej bunky. Pôvodná bunka nieje úplne symetrická, má určitú polaritu podľa miesta vniknutia spermie. To sa však nejaví ako dostatočné množstvo informácií na to, aby došlo k vzniku určitého vzoru.

Turing videl riešenie v bifurkačných vlastnostiach riešenia diferenciálnych rovníc. Keď prekročí parameter nejakú kritickú hodnotu, môže pred tým stabilný systém prejsť do nestabilného stavu.

Turing navrhol systém diferenciálnych rovníc, ktoré popisovali koncentráciu chemickej substancie C v danej oblasti tak, že konštanta C bola vždy riešením, mohla byť však aj nestabilným riešením. Potom zmenou hodnôt nejakého parametra (tým môže byť napr. veľkosť oblasti alebo intenzita danej chemickej reakcie) dostaneme homogénnu distribúciu alebo presný a predpovedateľný vzor.