О выращивании цифровой жизни

Вот что пишет Денис Борн на сайте www.3dnews.ru.

Существует несколько проектов поиска внеземной жизни, преимущественным образом основанных на регистрации радиосигналов со стороны сканируемых участков неба. Однако, как известно, до сих пор усилия научного сообщества не увенчались успехом. Раз так, почему бы не понаблюдать за собственноручно созданной синтетической жизнью и её эволюцией? Вскоре небольшая команда исследователей из Кремниевой долины планирует запустить программное обеспечение, изначально разработанное для поиска признаков живых существ за пределами Солнечной системы, с целью изучения цифровых "аналогов", генерируемых кластером высокопроизводительных компьютеров.

Идея проекта, получившего название EvoGrid, принадлежит учёному в области компьютерных наук Брюсу Дэмеру (Bruce Damer) и является темой его докторской диссертации. Он занимается разработкой моделирующего ПО для входящей в NASA компании Digital Space в Калифорнии. Дэмер и инженер Питер Ньюман (Peter Newman) основывались на известном проекте распределённых вычислений SETI@Home, использующем свободные ресурсы сотен тысяч персональных компьютеров для анализа огромного количества астрономических данных. Возможно, однажды на чьем-либо ПК будет совершено открытие — обнаружится доказательство искусственно созданного радиосигнала из космоса. Тем временем, цель EvoGrid — найти свидетельства самоорганизующегося поведения в компьютерных симуляциях, которые должны имитировать первое возникновение жизни в физическом мире. И приложение с распознаванием определённых форм данных, аналогичное SETI@Home, прекрасно подходит для этого случая.

Проект представляет новый этап в области исследований искусственной жизни методами компьютерных вычислений. Большой интерес к ней проявляли программисты и биологи в 1980-х и 1990-х годах, но постепенно он сошёл на нет в связи с прогрессом в синтетической биологии. За прошедшее десятилетие исследователи смогли модифицировать генетический материал для таких задач, как совершенствование лекарственных препаратов и топлива. Многие эксперты уверены, что индустрия вплотную подошла к возможности синтезировать биологическую жизнь из базовых материалов. Изучение же цифровых "существ" базируется на работе Станислава Улама (Stanislaw Ulam) и Джона фон Неймана (John von Neumann) в Лос-Аламосской лаборатории (Los Alamos Laboratory) в течение 1940-х годов. Фон Нейман предложил идею клеточных автоматов — в сущности, массив клеток наподобие шахматной доски. Каждый элемент может находиться во включённом и выключенном состояниях, создавая программируемую с помощью компьютера решётку.

В более поздних работах применялись программы, использовавшие растущую мощность компьютеров для моделирования эволюции в простых абстрактных вселенных. Например, разработанная экологом Томасом Рэем (Thomas Ray) в начале 1990- годов Tierra привлекла добрую долю внимания. Приложение, функционировавшее на более чем 100 рабочих станциях, демонстрировало мутацию цифровых форм и элементарные аспекты эволюции. Позже Spore от Уилла Райта (Will Wright) популяризовала изучение искусственной жизни через игру, ныне распространяемую для ПК, консолей и даже iPod. Но, несмотря на широкий интерес, в данной сфере достаточно много критики "игрушечных вселенных", которые хотя и не лишены любопытных решений, но цифровых аналогов комплексных свойств биологических форм в них никогда не увидеть. "Каждые 10 лет кто-нибудь возрождает эти системы", — говорит историк Джордж Дайсон (George Dyson), обеспокоенный тем, что EvoGrid станет изобретением колеса. Но у проекта есть и защитники. "Моя позиция такова: давайте предоставим перспективным теориям о жизни шанс", — призывает радиолог из Университета Манитобы (University of Manitoba) Ричард Гордон (Richard Gordon), занятый в проекте.

Отвечая скептикам, Дэмер утверждает, что объединяя намного более мощные компьютерные системы, чем были доступны прежде, с потенциально десятками или сотнями тысяч индивидуальных ПК, EvoGrid может достичь цели — зафиксировать признаки самоорганизации жизни в цифровом мире. "Главная задача — не новое поколение какого-нибудь инновационного молекулярного взаимодействия. Это анализ и попытка увидеть, что будет происходить". Чтобы быстро построить EvoGrid, исследователи базируются на двух проектах с открытым программным обеспечением. BOINC финансируется Национальным научным фондом (National Science Foundation) и использует интернет, позволяя учёным вовлекать в работу свободные ресурсы компьютеров в сети. Например, недавно система включала более чем 500 тыс. машин с совокупным быстродействием 2,45 Пфлопс. Для сравнения: в июне этого года самый мощный суперкомпьютер, построенный IBM для Лос-Аламосской национальной лаборатории, имел 1,1 Пфлопс.

Для симуляции цифровой формы эволюции EvoGrid будет использовать программу Gromacs, созданную в Университете Гронингена (University of Groningen) в Нидерландах. Исследователи надеются получить компьютерную модель раннего океана и применить её как виртуальный "первичный бульон", где будут быстро развиваться цифровые организмы. Такое ПО можно задействовать и в бионауках, говорит Дэмер: "Мы не способны построить машины и самолёты или даже игрушки без компьютерного моделирования. Что мешает делать то же в биохимии?"