Prírodou inšpirované algoritmy

R.Dawkins

Richard Dawkins sa narodil roku 1941. Vyštudoval Oxford University a po promócii pokračoval v doktorandskom štúdiu s nositeľom nobelovej ceny, etológom Niko Tinbergenom. Od roku 1967 do roku 1969 bol Assistent Professor of Zoology na University of California v Berkeley. Od roku 1970 prednáša zoológiu na Oxford University a je odborným asistentom na New College.

Dawkins má jedinečný štýl písania a jeho diela sa významom prirovnávajú ku Galileovým dialógom, ktoré podopreli kopernikovskú revolúciu, či dielam Stephena Hawkinga, ktoré aktualizujú teóriu relativity. Jeho knihy modernizujú darwinovský pohľad na svet a sú veľmi jasným výkladom či obranou neo-darwinistickej teórie evolúcie.

Vrelo odporúčam knihy R. Dawkinsa:

• The Blind Watchmaker
• The Selfish Gene (vyšlo v češtine pod názvom "Sobecký gen")
• River Out of Eden (vyšlo v slovenčine pod názvom "Rieka z raja")
• Climbing Mount Improbable
• The Extended Phenotype (pokračovanie knihy The Selfish Gene)
• Unweaving the Rainbow

Biomorfy podľa R. Dawkinsa

(podľa knihy: The Blind Watchmaker)

Živé tvory sú príliš nepravdepodobné a príliš pekne "stvorené" na to, aby vznikli len tak náhodou. Ako teda vznikli? Odpoveďou, Darwinovou odpoveďou je, že vznikli postupnými transformáciami - krok za krokom z elementárnych entít, dostatočne jednoduchých na to, aby vznikli náhodou. Každá nasledujúca zmena v postupnom evolučnom procese bola dostatočne jednoduchá, vzhľadom k svojmu predchodcovi, aby vznikla náhodou. Ale celá sekvencia takýchto kumulatívnych krokov, rozhodne nepredstavuje náhodný proces, ak si uvedomíme komplexnosť finálneho produktu oproti štartovaciemu bodu. Kumulatívny proces je riadený nenáhodným prežitím. Cieľom autora je demonštrovať silu tejto kumulatívnej selekcie ako fundamentálneho nenáhodného procesu.

Napríklad ak sa prejdete po štrkovitej pláži, všimnete si, že kamene sú istým spôsobom usporiadané. Tvoria pásy malých a veľkých kameňov. Vlny takto spolu s kamienkami vytvárajú jednoduchý príklad systému, ktorý automaticky generuje nenáhodnosť. Kmeň žijúci blízko pobrežia by sa začudoval nad existenciou usporiadania alebo poriadku vo svete a vytvoril by mýtus zodpovedný za tento jav, napríklad Veľkého Ducha na nebi, s čistou mysľou a zmyslom pre poriadok.

Ale svet je plný takýchto systémov. Najjednoduchším príkladom je diera. Ak začneme náhodne zhromažďovať objekty nad dierou a nejaká sila nimi náhodne zatrasie, po chvíli máme objekty nad a pod dierou nenáhodne utriedené. Pod dierou budú len malé objekty, ktoré prešli dierou. Ľudstvo tento poznatok dávno využíva v podobe sita.

Podobným príkladom je aj solárny systém. Čím je planéta bližšie k slnku, tým sa musí rýchlejšie pohybovať, aby vyvážila gravitáciu slnka a zostala v stabilnej orbite. Ak by sa pohybovala inou rýchlosťou spadla by do slnka alebo by prešla do inej orbity, prípadne bola vymrštená do vonkajšieho priestoru. Ide o blahoslavený zázrak prezieravého stvoriteľa? Nie, je to len ďalšie prírodné "sito". Očividne všetky planéty musia obiehať presne v svojich terajších rýchlostiach, inak by tam neboli.

Preosievanie samo o sebe nie je dostatočným vysvetlením pre vznik takého množstva nenáhodností, s akým sa stretávame v živých veciach. Zoberme si napríklad molekulu hemoglobínu, ktorá pozostáva zo štyroch reťazcov aminokyselín stočených dokopy. Zoberme do úvahy len jeden z týchto reťazcov, ktorý sa skladá zo 146 aminokyselín. Existuje 20 rôznych druhov aminokyselín, bežne sa vyskytujúcich v živých tvoroch. Počet možných spôsobov usporiadania 20-tich prvkov v 146-článkovom reťazci je obrovské číslo, Asimovom nazývané "hemoglobínové číslo". Je to 1 a 190 núl za ňou! To je pravdepodobnosť, že sa trafíme do molekuly hemoglobínu náhodou.

Očividne sito samo o sebe nie je zodpovedné za vznik poriadku života. Je jeho základnou esenciou, hoci potrebné je ešte niečo. Najprv si musíme vysvetliť rozdiel medzi výberom v jednom kroku (single-step selection) a kumulatívnym výberom (cumulative selection). Jednoduché sitá, o ktorých sme doteraz uvažovali sú príkladom selekcie v jednom kroku. Žijúce štruktúry sú výsledkom kumulatívnej selekcie.

Pri selekcii v jednom kroku sú entity vybrané a usporiadané raz a navždy. Pri kumulatívnej selekcii sa naopak "reprodukujú"; výsledky jedného prechodu cez sito sa privádzajú do nasledujúceho sita, atď. Entity sú výsledkom triedenia výbermi v mnohých postupných "generáciách".

Aby toto predviedol, Dawkins na svojom 64 kB počítači zostrojil program v BASICu a neskôr v Pascale, ktorý dokonca predčil jeho očakávania a nedal mu spať po niekoľko nocí. V súčasnosti existuje mnoho programov, vychádzajúcich z pôvodného Dawkinsovho programu, mnohé z nich omnoho zložitejšie a s väčšími možnosťami.