Digital organisms

  • DỰ NGUYỄN
  • Tháng 10 2018

Digital organisms là một chương trình máy tính có thể mô phỏng sự đột biến, nhân bản và cạnh tranh. Tạm gọi là những "cá thể số". Chương trình này được sử dụng trong những thí nghiệm trên máy tính với mục đích chứng minh phát biểu của Darwin về những đặc tính phức tạp của cơ thể sống: những đặc tính phức tạp của cơ thể sống được tạo nên từ những đặc tính đơn giản hơn.

Digital organisms là một chương trình máy tính có thể mô phỏng sự đột biến, nhân bản và cạnh tranh. Tạm gọi là những "cá thể số". Chương trình này được sử dụng trong những thí nghiệm trên máy tính với mục đích chứng minh phát biểu của Darwin về những đặc tính phức tạp của cơ thể sống: những đặc tính phức tạp của cơ thể sống được tạo nên từ những đặc tính đơn giản hơn.

Để có thể sử dụng chương trình này trên máy tính, cần một chương trình nền tạo môi trường, chương trình nền được biết đến nhiều nhất là chương trình Avida. Trong môi trường Avida tạo nên, các "cá thể số" sẽ cạnh tranh nhau để có năng lượng bằng cách đạt được những hàm logic.
Chạy chương trình Digital Organisms trên Avida
"Cá thể số" thể hiện một gen thông qua một vòng lặp sử dụng bộ 26 lệnh [1]. Vòng lặp thực hiện liên tiếp cho tới khi bắt gặp điều kiện để thực hiện lệnh Jump. Mỗi bước lặp thể hiện cho một lần sinh sản vô tính. Mỗi lần sinh sản thành công thể hiện cho việc phát sinh đột biến thông qua các đoạn mã lỗi được sao chép từ gen chủ thể.

Chạy chương trình theo mô hình gen:

Các thanh ghi sử dụng là những thanh ghi 32 bit. Đầu vào: X và Y là các chuỗi 32 bit.

Thực hiện phép toán NAND trên 2 chuỗi trong thanh ghi bx và cx, đưa kết quả vào ax.


Phép toán logic:


So sánh các bit tương ứng trên X và Y.
Kết quả logic thu được là 1 nếu bit tương ứng trên X giống bit tương ứng trên Y, và sẽ thu được kết quả là 0 trong trường hợp còn lại.
So sánh ax với kết quả logic, nếu giống nhau tức là đời gen này có thể sinh ra hàm EQU.
Avida
Avida là chương trình nền để chạy chương trình "cá thể số". Chương trình này giúp máy tính không bị nhầm lẫn giữa virus và những "cá thể số". Bởi virus và những "cá thể số" có chung những đặc điểm như: đột biến, nhân bản, cạnh tranh, và chỉ khác nhau ở chỗ: virus là chương trình chạy có mục đích, có hướng còn những "cá thể số" nhân bản, cạnh tranh theo một cách ngẫu nhiên.
Avida sử dụng thuật toán "time-slicing" để đảm bảo sự ảnh hưởng lên các "cá thể số" là như nhau.

Hàm logic

Có 9 hàm logic: NOT, AND, OR, NAND, OR_N, AND_N, NOR, XOR, EQU. Đời gen đầu tiên có thể tự nhân bản nhưng không tạo được hàm logic nào. Mỗi đời gen có thể sử dụng 1 hoặc nhiều hàm logic. Mỗi hàm logic có thể được sinh ra ở bất kỳ đoạn nào trong đời gen. Cũng có thể lặp lại, nhưng sẽ không nhận được thêm năng lượng.

Hàm EQU: EQU là hàm logic phức tạp nhất và là hàm logic không có sẵn trong bộ lệnh, chỉ được tạo nên từ các hàm khác trong chương trình.

Theo một trong số thí nghiệm "cá thể số" đã thực hiện:

Trong 60 lệnh thể hiện hàm EQU đầu tiên, có 35 lệnh là không thể thiếu.
Trong số 35 lệnh, có 22 lệnh thực thi các hàm logic đơn giản còn lại, 3 câu lệnh dành cho việc nhân bản. Số còn lại sử dụng cho việc duy trì đặc tính của đời trước.
Việc thiếu đi bất kỳ một lệnh nào cũng sẽ làm cho các lệnh còn lại không thể xây dựng nên hàm EQU. Có thể thấy, hàm EQU rất khó tạo nhưng dễ hỏng và khó có thể tồn tại lâu. Tuy nhiên, hàm EQU tồn tại xuyên suốt quá trình thí nghiệm, bởi rất may là những đột biến có hại đã được loại ngay từ khâu chọn lọc.

Năng lượng của Digital Organisms

Năng lượng cần thiết để các "cá thể số" thực thi một lệnh là một SIP (single instruction processing). Mỗi SIP đủ để thực thi một câu lệnh.

Các "cá thể số" có được SIP thông qua:

Nhận SIP theo tỷ lệ tương ứng với chiều dài gen.
Nhận SIP thông qua các hàm logic. (trường hợp này nhận được nhiều SIP hơn)
Sự thay đổi chiều dài kiểu gen sẽ dẫn đến sự thay đổi về SIP. Mỗi kiểu gen sẽ có một tỷ lệ nhân đôi nhất định. Chiều dài kiểu gen thay đổi theo mỗi bước đột biến.

TIN LIÊN QUAN

Không gian ngoài thiên thể

  • DỰ NGUYỄN

Không gian ngoài thiên thể là khoảng không gian nằm giữa các thiên thể trong đó có Trái Đất.[1] Nó không hoàn toàn trống rỗng mà chứa một mật độ thấp các hạt vật chất: chủ yếu là dạng plasma của hydro và heli, cũng như các bức xạ điện từ, từ trường, và neutrino. Nhiệt độ cơ sở được thiết lập từ bức xạ nền vũ trụ từ Vụ Nổ Lớn, là 2,7 kelvin (−270,45 °C).

Không gian liên sao là không gian ở trong thiên hà không có ngôi sao hoặc hệ hành tinh. Môi trường liên sao nằm trong không gian liên sao theo định nghĩa. Mật độ vật chất trung bình ở vùng này vào khoảng 106 hạt trên m3, nhưng mật độ này có thể từ vào khoảng 104 – 105 ở các vùng vật chất rải rác cho đến vào khoảng 108 – 1010 trong một tinh vân tối. Các vùng hình thành ngôi sao có thể tới mật độ 1012 – 1014 hạt trên m3 (so sánh với mật độ khí quyển của Trái Đất tại mực nước biển chỉ tới vào khoảng 1025 hạt trên m3).

Gần 70% của khối lượng của môi trường liên sao là nguyên tử hydro đơn độc. Môi trường này cũng có nguyên tử heli cũng như vết nguyên tử nặng hơn được hình thành theo tổng hợp hạt nhân tinh tú (stellar nucleosynthesis). Các nguyên tử này có thể bị gió sao phát ra môi trường liên sao, hoặc có thể bị một ngôi sao chín bắt đầu lột vỏ ngoài, giống như khi tinh vân hành tinh được tạo thành. Vụ nổ tai biến của siêu tân tinh gây một sóng xung kích mở rộng bao gồm các chất bị phát ra cũng như bức xạ vũ trụ thiên hà.

Nhiều phân tử tồn tại trong không gian liên sao, cũng như các hạt bụi nhỏ xíu 0,1 micrômét (3,9×10−6 in).[3] Số phân tử được khám phá do thiên văn vô tuyến đang tăng lên từ từ vào khoảng mỗi năm bốn loại mới.