Prírodou inšpirované algoritmy

Turingov model

(Turing, 1952) po prvý krát modeloval biologický vývin na chemickej úrovni pomocou jeho reakčno-difúzneho modelu. Aj keď model nemal plne obsiahnuť celý vývin, opisoval vzorky videné v prírodných organizmoch, ako napríklad vzorky farieb na perí vtákov a zvieracej srsti. Tomto model bol tvorený množinou rovníc, ktorá opisuje ako sa koncentrácia rôznych zlúčenín (morfogénov) mení v čase podľa difúznej reakcie s ostatnými zlúčeninami. Vzorky vyprodukované týmto modelom sú silne podobné tým v prírode.

Model začína niekoľkými chemickými morfogénmi, ktoré sa distribuujú náhodne v dvoj alebo trojrozmernom médiu. Podľa Turinga vektor morfogénovej koncentrácie C sa mení v čase a priestore ako je opísané v turingovej parciálnej diferenciálnej rovnici

kde F(C) je nelineárna funkcia, opisujúca ako morfogén reprezentovaný premennou C reaguje s každým iným a D je diagonálna matica, reprezentujúca relatívnu vzdialenosť difúznych koeficientov pre rôzne morfogény. Koeficienty určujú ako rýchlo sa rôzne chemikálie rozptyľujú. Takto táto rovnica opisuje reaktivitu a difúziu v jednom bode priestoru. Rovnica je simultánne aplikovaná na každý bod priestoru, pre každý časový krok, čím takto získavame dynamický systém, ktorý sa stabilizuje za správnych podmienok.

Tak ako L-systémy, ani Turingov reakčno-difúzny model nebol pôvodne navrhnutý aby sa vyvíjal. Ak keď mnoho gramatických prístupov k UE nasledujú pôvodné L-systémy, prístup bunkovej chémie používa Turingov model len ako inšpiráciu. Opisuje totiž fenomén na nižšej úrovni ako L-systémy, a preto sa tak ľahko neprepožičiava evolúcii komplexných foriem. Avšak, prístupy bunkovej chémie sa spoliehajú minimálne na abstraktné koncepty difúzie a reakcie, podložené biologicky inšpirovanými komponentmi.

Viac podrobností sa o Turingovom modeli dozviete v podkapitole Chemická báza morfogenézy nášho tutoriálu.