Vida artificial
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La Vida Artificial es el estudio de la vida y de los sistemas artificiales que exhiben propiedades similares a los seres vivos, a través de modelos de simulación. El científico Christopher Langton fue el primero a utilizar el término a fines de los años 1980 cuando se celebró la "InternationalConference on the Synthesis and Simulation off Living Systems" ("Primera Conferencia Internacional de la Síntesis y Simulación de Sistemas Vivientes") también conocida como "Artificial Life I" ("Vida Artificial I") en los Alamos National Laboratory en 1987.
Sumario
Características del campo
Aunque el estudio de vida artificial tiene alguna superposición significativa con el estudio de inteligencia artificial (IA), los dos campos son muy diferentes en su historia y métodos. La investigación de IA organizada empezaba temprano en la historia de calculadoras digitales, y se caracterizaba a menudo en aquellos años por una enfoque "de arriba abajo" (top-down) basada en redes complejas de reglas. Los estudios de vida artificial no tubieron un campo nada organizado hasta los años 80, y a menudo trabajaban de forma aislada, sin conocer de otros que hacían trabajos similares. Si en alguna ocasión se preocupaban por la inteligencia, los investigadores tendían a centrarse en la natura "de a bajo arriba" (bottom-up) de conductos emergentes. Los investigadores de vida artificiales se han dividido a menudo en dos grupos principales (aunque otros clasificaciones son posibles):
- La posición de vida artificial dura/fuerte manifiesta que "la vida es un proceso que se puede conseguir fuera de cualquier medio particular". (John Von Neumann). Notablemente, Tom Ray declaraba que su programa Tierra no estaba simulando vida en un ordenador, sino la estaba sintetizando.
- La posición de vida artificial débil niega la posibilidad de generar un "proceso de vida" fuera de una solución química basada en el carbono. Sus investigadores intentan en cambio imitar procesos de vida por entender aspectos de fenómenos sencillos. La manera habitual es a través de un modelo basado en agentes, que normalmente da una solución posible mínima. Esto es: "no sabemos qué genera este fenómeno en la naturaleza, pero podría ser algo tan simple cómo... "
El campo se caracteriza por el uso extenso de programas informáticos y simulaciones que incluyen cálculo evolutivo (algoritmos evolutivos, algoritmos genéticos (GA por el inglés Genetic Algorithm), programación genética, inteligencia de enjambre, optimización de colonias de hormigas), química artificial, modelos basados en agentes, y autómatas celulares (CA del inglés Cellular Automata). A menudo aquellas técnicas se ven como subcampos de la vida artificial. Además de artículos técnicos en los temas que son aceptados en conferencias de vida artificial hasta que su campo haya crecido lo suficiente para celebrar sus propias conferencias. Como tal, a lo largo de los años, la vida artificial también ha trabajado como término genérico provisional para técnicas diferentes que no se aceptarían en otros campos. La vida artificial es un punto de reunión para gente de otros muchos campos más tradicionales como lingüística, física, matemáticas, filosofía, informática, biología, antropología y sociología en los cuales se puede hablar de enfoques computacionales y teóricos inusuales que serian controvertidas dentro de su propia disciplina. Como campo, ha tenido una historia controvertida; John Maynard Smith criticaba el 1995 algunos trabajos de vida artificial como "ciencia libre de hecho", y no ha recibido generalmente demasiada atención de los biólogos. Aun así, la publicación recientes de artículos de vida artificiales en revistas ampliamente leídas como Science y Nature es evidencia que las técnicas de vida artificial se están volviendo más aceptadas en la línea central, como mínimo como método que estudia la evolución.
Historia y contribuciones
Antes de las computadoras
Unas cuántas invenciones de la era predigital eran heraldos de la fascinación de la humanidad por la vida artificial. El más famoso era un pato artificial, con miles de partes que se movían, creadas por Jacques de Vaucanson. El pato podría según se dice comer y digerir, beber, grallar, y salpicar en una piscina. Se exhibía por todas partes de Europa hasta que se estropeó. Uno de los primeros pensadores de la edad moderna que previó los potenciales de la vida artificial, separada de inteligencia artificial, era el prodigio matemático e informático John Von Neumann. En el Simposio Hixon, ofrecido por Linus Carl Pauling en Pasadena, California a finales de los años 40, Von Neumann hizo una conferencia titulada "The General and Logical Theory of Automata" ("La Teoría General y Lógica de Autómatas"). Definía un "autómata" como cualquier máquina cuyo comportamiento provenía de la lógica, paso a paso, combinando información desde el ambiente y su propia programación, y decía que al final se encontrarían organismos naturales que siguieran reglas simples similares. También habló sobre la idea de máquinas que se auto duplican. Presuponía una máquina -- un autómata cinemático -- constituida por un ordenador de control, una brazo de construcción, y una serie larga de instrucciones, flotando en un lago de partes. Siguiendo las instrucciones que eran parte de su propio cuerpo, podría crear una máquina idéntica. Siguiendo esta idea creó (con Stanislaw Ulam) autómatas puramente lógicos, no exigiendo un cuerpo físico sino basado en los estados que cambian de las células en una red infinita -- el primer autómata celular fue extraordinariamente mucho más complicado que posteriores autómatas celulares, tenía cientos de miles de celulas que podían existir cada una en uno de veintinueve estados, pero Von Neumann pensaba que necesitaba esta complejidad para conseguir que funcionara no sólo como una máquina auto replicante, sino que también como una computadora universal tal y como definió Alan Turing. Este "constructor universal" leía de una cinta de instrucciones y escribía una serie de celulas que podían ser activadas para dejar una copia completamente funcional del original y su cinta. Von Neumann trabajó en su teoría de autòmatas intensivamente hasta el momento de su muerte, y lo consideró su trabajo más importante. Homer Jacobsonilustró la auto replicación de forma básica en los años 50 con un modelo de un grupo de aprendizaje -- un "organismo" semilla que consistía en una "cabeza" y un vagón de "cola" que podían usar sencillas reglas del sistema para crear de forma consistente nuevos "organismos" identicos a él mismo, siempre y cuanto hubiera un almacén aleatorio de piezas para un nuevo vagón de dónde poder extraer. Edward F. Moore propuso "plantas vivas artificiales", que podrían ser fábricas flotantes que pudieran hacer copias de ellas mismas. Podrían ser programadas para realizar alguna función (p.e. extraer agua dulce, extraer minerales del agua de mar) invirtiendo una cantidad que seria realmente pequeña comparada con los enormes beneficios que produciría un número de fábricas que crece exponencialmente. Freeman Dyson también estudió la idea, imaginando una máquina auto replicante enviada a explorar y explotar otros planetas y lunas, y un grupo de la NASA denominado Self-Replicating Systems Concept Team (Equipo de Conceptos de Sistemas Auto Replicados) realizó en 1980 un estudio sobre la posibilidad de una fábrica lunar auto construida. El profesor de Cambridge John Horton Conway inventó el autòmata celular más famoso de los años 60. Lo denominó el Juego de la Vida, y consiguió publicidad a través de la columna de Martin Gardner en la revista Scientific American.
1970s-1980s
El erudito en filosofía Arthur Burks, que había trabajado con Von Neumann (y en efecto, organizado sus artículos tras su muerte), encabezaba el Logic of Computers Group (Grupo de Lógica Informática) en la Universidad de Michigan. Devolvió las vistas pasadas por alto del pensador americano del siglo XIX Charles S. Peirce a la edad moderna. Peirce era un fuerte creyente en que todo el funcionamientos de la naturaleza se basav en la lógica. El grupo de Michigan era uno de los pocos grupos todavía interesados en la vida artificial y autómatas celulares a principios de los 70; uno de sus estudiantes, Tommaso Toffoli discutía en su tesis doctoral que el campo no se debería pasar por alto como curiosidad matemática, porque sus resultados tenían mucho potencia para explicar las reglas simples que son la base de efectos complejos en la naturaleza. Toffoli más tarde proporcionó una prueba clave que los autómatas celulares eran reversibles, como se considera que el universo verdadero también lo es. Christopher Langton fue un investigador poco convencional, con una carrera académica sin distinciones que lo llevó a conseguir un trabajo programando mainframes para un hospital. Lo cautivó el Juego de la Vida de Conway, y empezó a perseguir la idea que una computadora puede emular criaturas vivas. Tras años de estudio (y un casi fatal accidente de ala delta), empezó a intentar actualizar el autómata celular de Von Neumann y el trabajo de Edgar F. Codd, que simplificó el monstruo original de veintinueve estados de Von Neumann a uno con sólo ocho estados. Consiguió el primer organismo computacional auto replicado en octubre de 1979, usando simplemente un ordenador de sobremesa Apple II. Entró al programa de graduados del Logic of Computers Group el año 1982, a los 33 años, y ayudó a crear una nueva disciplina. El anuncio oficial de Langton de la conferencia "Artificial Life I" fue la primera descripción de un campo que avance casi no existía: La vida artificial es el estudio de sistemas artificiales que exhiben comportamientos característicos de sistemas vivos naturales. Es la búsqueda de una explicación de la vida en cualquiera de sus posibles manifestaciones, sin restricciones a un ejemplo particular que haya evolucionado en la Tierra. Están incluidos experimentos biológicos y químicos, simulaciones por ordenador, e iniciativas puramente teóricas. Los procesos que ocurren en una escala molecular, social y evolutiva son objeto de investigación. El objetivo final es extraer la forma lógica de los sistemas vivientes. La tecnología microeletrònica y la ingeniería genética pronto nos darán capacidad para crear nuevas formas de vida tanto en silicio como en vitro. Esta capacidad presentará a la humanidad con los retos técnicos, teóricos y éticos con más mayor alcance a los que nunca a estado confrontada. El momento parece apropiado por reunir a aquellos involucrados en el intento de simular o sintetizar aspectos de sistemas vivos. Ed Fredkin fundó el Information Mechanics Group (Grupo de Información Mecánica) en el MIT, que unió Toffoli, Norman Margolus, Gerard Vichniac, y Charles Bennett. Este grupo ha creado un ordenador diseñado especialmente para ejecutar autómatas celulares, eventualmente reduciéndolo al tamaño de una única placa de circuitos. Esta "máquina de autómatas celulares" permitió una explosión de investigaciones en el campo de la vida artificial entre los científicos que no podían pagar ordenadores más sofisticados. El año 1982, el científico en computadoras Stephen Wolfram dirigió su atención a los autómatas celulares. Exploró y categorizó los tipos de complejidad que mostraban los autómatas celulares unidimensionales, y mostró cómo podían ser aplicados a fenómenos naturales como las conchas marinas y la naturaleza del crecimiento de las plantas. Norman Packard, que trabajó con Wolfram en el Institute for Advanced Study (Instituto para Estudios Avanzados), usó autómatas celulares para simular el crecimiento de copos de nieve, siguiendo reglas muy básicas. El animador por computadora Craig Reynolds en el año 1987 usó de manera similar simples reglas para crear comportamientos de bandadas de pájaros en grupos de "boids" dibujados por ordenador. Sin ningún tipo de programación "de arriba abajo" (top-down), los boids producían soluciones parecidas a los de la vida real para evadir obstáculos en su camino. La animación por computadora ha continuado siento un conductor comercial clave para la investigación en vida artificial según los creadores de películas intentan encontrar formas más realistas y baratas de animar formas naturales como plantas vivas, movimientos de animales, movimiento de pelo, y complicadas texturas orgánicas. La Unido of Theoretical Behavioural Ecology (Unidad de Ecología Comportacional Teórica) en la Free University de Bruselas ha aplicado las teorías auto organizadoras de Ilya Prigogine y el trabajo del entomòlogo E.O. Wilson a la investigación de insectos sociales, particularmente la allelomimesis, en la cual las acciones individuales son dictadas por los vecinos cercanos. Desarrollaron ecuaciones diferenciales parciales que modelaban las formas creadas por termitas cuando construyen su nido. Entonces las compararon con la reacción de termitas reales a cambios idénticos en las termitas de laboratorio, y redefinieron sus teorías de las reglas que son la base de su comportamiento. J. Doyne Farmer fue una figura clave al atar la investigación de vida artificial al campo emergente de sistemas adaptativos complejos, trabajando en el Center for Nonlinear Studies (Centro por Estudios No-Lineales), una sección de búsqueda de los Alamos National Laboratory, en el momento en que el teórico del caos Mitchell Feigenbaum se marchaba. Farmer y Norman Packard presidían una conferencia el mayo de 1985 denominada "Evolution, Games, and Learning" ("Evolución, Juegos, y Aprendizaje"), que presagió muchos de los temas de conferencias sobre vida artificial posteriores. Hay trabajos para crear modelos de vida artificial con modelos celulares. Trabajos preliminares por crear un modelo completo del comportamiento celular está en camino en varios proyectos de búsqueda, denominados BlueGene que prueban de entender los mecanismos detrás del plegamiento proteico. Otros personajes: Stuart Kauffman Stanley Miller & Harold Urey Steen Rasmussen James Crutchfield Gerald Joyce John Henry Holland, inventor de los algoritmos genéticos David Jefferson Richard Dawkins John Koza Danny Hillis Karl Sims Ken Rinaldo Thomas Ray Steve Grand, creador del juego Creatures Rodney Brooks
Simuladores de organismos digitales/vida artificial
Basados en programación
Incluyen organismos con un lenguaje DAN complejo , usualmente Turing completo. Estos lenguajes se presentan en la forma de programas de computadora, en lugar de DNA biológico.
- Avida
- Breve artículo en Vida Artificial sobre Breve
- Darwinbots
- Framsticks
- Grey Thumb Society Simulators
Basados en parámetros
Los organismos son construidos generalmente con comportaminietos predefinidos que son afectados por diversos parámetros que mutan. Esto significa que cada organismo contiene una colección de número que cambian y afectan su comportamiento de formas bien definidas. Software de Ventrella Darwin Pond Gene Pool
Basados en células
Los organismos se construyen como una célula individual, con genes que expresan proteinas. La expresión genética afecta el comportamiento de la célula. El objetivo aquí es usualmente ilustrar las propiedades emergentes de organismos pluricelulares.
Basados en redes neuronales
Estas simulaciones tienen criaturas que aprenden y crecen usando redes neuronales o derivados cercanos. El énfasis suele ponerse más en el crecimiento y el aprendizage que en la evolución
Fuentes
http://vidaartificial.com/index.php?title=Vida_Artificial http://darwin.50webs.com/Espanol/DefiVida.htm
