Prírodou inšpirované algoritmy

Polymérová chémia

Podkapitoly:

Java aplet polymérová AC

Všeobecná charakteristika

Základom polymérovej chémie sú objekty, väčšinou tvorené sekvenciou symbolov, napr. 1001100 alebo abdcfFFFtd, a reakčné pravidlá pozostávajúce z lomu a reťazenia týchto objektov.

Príklad reakcie:

abab + aaabbbaaaab + aaaabbbb <--> abab + aaabbbaaaabaaaabbbb

Cieľom tejto jednoduchej umelej chémie je skúmať emergenciu jednotlivých objektov a ich správanie sa v prostredí tvorené konečnou množinou reakčných pravidiel a samotnou dynamikou celého systému.

Emergencia metabolizmu v polymérovej AC

Definícia polymérovej chémie:

1. Objekty:
   

   reťazce znakov S ={a,b}*

2. Reakcia

   S1 + S2 + S3 -> S1S2 + S3

3. Dynamika

   Metadynamika

Typická reakčná sieť

Systém PC je tvorený reťazcami skladajúcich sa z elementov a,b. Počas reakčnej doby, kde sekvencie základných elementov vstupujú do reakcií, vzniká reakčná sieť zobrazená na obrázku.

Nasledujúce obrázky reprezentujú emergenciu jednotlivých objektov polymérovej chémie zadefinovanej vyššie.

Popis JAVA appletu

Applet implementuje polymérovú AC, kde do reakcie vstupujú dva objekty ( reťazce znakov ), predok A a predok B, ktorý sú základom ďalšej populácie ( 1000 nových potomkov ), pričom sa sleduje prvé "znovuzrodenie" prapôvodných predkov A a B. Populačnú dynamiku popisuje nasledujúci príklad:

dorko + mirecka --> mirko + eckador

Výber miesta, kde sa predkovia (pravá strana reakcie) rozdelia, je náhodný, no stále sa berie za základ rezu dĺžka kratšieho reťazca. Výber ďalších predkov z novovytvorenej populácie, reagujúcich na pravej strane, je taktiež náhodný.

Analogická reakcia v skutočnej chémii:

HCl + NaOH --> NaCl + H2O [OHH]

Správanie sa appletu polymérovej chémie

Sledovanie prvého výskytu a počtu identických jedincov z prapôvodnými predkami dáva rozdielne výsledky pri každom spustení, čo nie je nič výnimočné vzhľadom na použitú dynamiku. Avšak pri písaní appletu a jeho testovaní vznikla zvláštna situácia. Predok A Adam a predok B Eva sa stali základom pre vznik objektov mame a mema, ktoré mali tú vlastnosť že pri ľubovoľnej reakcii mali snahu vytvoriť potomka identického sebe, čo sa im darilo, pretože v populácii s veľkosťou 1000 potomkov tvorili viac ako polovicu populácie. Takéto správanie má podobu aj v reálnom živote, napr. správanie sa génov, čo je pozoruhodné.

Samozrejme pri iných reakčných pravidlách alebo skupine reakčných pravidiel a inej dynamike by takáto hra z reťazcami mohla dávať ešte lepšie výsledky smerujúce k umelému životu. Ak má niekto chuť experimentovať a bádať v polymérovej chémii sú tu voľne stiahnuteľné zdrojáky, odporúčam však, vytvoriť aplikáciu napr. v Delphi alebo vo Visual Štúdiu , kde sú oveľa vhodnejšie programovacie prostriedky na tvorbu grafov a vizualizáciu výsledkov umelej chémie.

Zdrojáky