Artykuł Filozofia przyrody

Maciej Komosiński: Czego o życiu może nauczyć nas sztuczne życie?

Życie jest jednym z najbardziej fascynujących, a zarazem najbardziej skomplikowanych zjawisk znanych człowiekowi. Współczesna nauka oferuje wiele metod badania fenomenu życia, jednak niektóre z tych badań wkraczają w najbardziej ryzykowne obszary działalności człowieka, prowokując pytania moralne i etyczne.

Tekst ukazał się w „Filozofuj!” 2020 nr 2 (32), s. 12–14. W pełnej wersji graficznej jest dostępny w pliku PDF.


Definiujemy życie

Trudno jest zdefiniować życie – nie istnieje taka definicja, która byłaby prosta, wszystkim by się podobała i obejmowałaby to, co uznajemy za żywe, zarazem nie obejmując tworów, które mało kto uznałby za żywe. Tradycyjne definicje opierające się na prostych cechach, takich jak poruszanie się, wchłanianie czy oddychanie, trudno uznać za wystarczające – są zbyt specyficzne, dostosowane do najbardziej typowych organizmów roślinnych i zwierzęcych. Z kolei skomplikowane i ogólne definicje również mają swoje wady. Przyjrzyjmy się jednej z nich. Przytacza ją Christoph Adami w swojej książce z 1998 r. Introduction to Artificial Life:

Życie jest właściwością zespołu jednostek, które współdzielą informacje zakodowane w fizycznym substracie i które, w obecności zakłóceń, potrafią utrzymać swoją entropię na poziomie znacznie niższym niż maksymalna entropia tego zespołu, w skali czasowej przekraczającej naturalny czas rozpadu o wiele rzędów wielkości.

Widać od razu, że definicja taka jest skomplikowana – dużo bardziej niż stwierdzenie, że to, co żyje, porusza się, je i oddycha. Spróbujmy ją rozszyfrować. „Substrat” to nic innego jak pewna substancja – budulec albo klocki, z których zbudowane jest życie, na przykład substancje chemiczne czy atomy. „Zakłócenia” to niszczący wpływ środowiska – coś, co chce doprowadzić do rozpadu życia (znamy sentencję „z prochu powstałeś i w proch się obrócisz”). „Entropia” to miara nieuporządkowania – a zatem coś, co utrzymuje swoją entropię na niskim poziomie, utrzymuje swój porządek i pozostaje zorganizowane. „Naturalny czas rozpadu” to czas, w którym nasz zespół jednostek zakodowany w substracie spontanicznie utraciłby swoją organizację, gdyby nie… no właśnie, gdyby nie co? Gdyby nie był żywy. Bo jeśli jest żywy, to będzie utrzymywał swoją niską entropię (czyli porządek) o wiele, wiele dłużej, niż gdyby nie był żywy – na ten aspekt życia zwracał uwagę Erwin Schrödinger już w 1944 r.

Teraz widzimy sens owej skomplikowanej definicji życia. Jednak jej potencjalną wadą jest to, że da się ją zastosować nie tylko do organizmów, jakie znamy z naszych ziemskich doświadczeń, ale również do istot z innych planet, robotów, programów komputerowych, a nawet do algorytmów i bardziej abstrakcyjnych bytów. Czy to źle? Naukowcy uważają, że to dobrze, bo myśląc o życiu, nie powinniśmy ograniczać się do tego, co znamy z naszej planety i czego do tej pory doświadczyliśmy. Powinniśmy skupić się na unikatowych cechach i wyznacznikach życia, a nie na jego jednej konkretnej „implementacji” lub manifestacji, którą poznaliśmy.

Rodzaje sztucznego życia

Badania nad fenomenem życia metodami sztucznego życia prowadzone są w wielu obszarach nauki. Obszarom tym przyporządkowane są rodzaje życia artefaktycznego. Wyróżnijmy trzy z nich: biologiczne, sprzętowe i programistyczne.

  • W badaniach biologicznych (ang. wetware) bada się życie skonstruowane z tych samych „klocków”, jakie znamy z natury. Zatem jest to życie takie jak naturalne, tyle że stworzone w sposób sztuczny. Możemy na przykład zbudować genom wedle własnego zamysłu lub zmodyfikować genom istniejącego organizmu, jednak w efekcie powstanie organizm złożony z tych samych elementów, co organizm naturalny. Takie życie jest sztuczne z powodu swojego pochodzenia, a nie z powodu składu.
  • Z kolei sztuczne życie „sprzętowe” (ang. hardware) to świat robotów – autonomicznych, inteligentnych, być może ewoluujących i samo­naprawiających się, a może też świadomych. Takie roboty spełniłyby nie tylko tę skomplikowaną definicję życia, którą przytoczyłem, ale nawet – przy zastosowaniu odpowiednich analogii – tę tradycyjną, prostą, naiwną. Oczywiście robot nie je i nie oddycha, ale porusza się, a jedzenie i oddychanie można uznać za przejawy metabolizmu – zatem robot „spożywa” energię elektryczną i „oddycha” substancjami, których potrzebuje do działania.
  • Wreszcie sztuczne życie programistyczne (ang. software) to najróżniejsze symulacje komputerowe, które odzwierciedlają wybrane aspekty życia – takie, które naukowcy akurat chcą zbadać, korzystając z dobrodziejstw symulacji komputerowej. Nawet zwykły wirus komputerowy spełnia wiele wymagań, jakie postawiły mu nasze definicje życia – „porusza się” siecią komputerową od komputera do komputera, „je” czas procesora i „oddycha” pamięcią, a także utrzymuje porządek (niską entropię) pomimo niszczącego wpływu środowiska (programy antywirusowe, czyszczenie pamięci, wyłączanie komputerów).

Porównując te trzy rodzaje sztucznego życia i związane z nimi podejścia do badania życia, zauważymy, że:

  • biologiczne jest bardzo drogie i ryzykowne, ale może potencjalnie dostarczyć ogromnych korzyści ludzkości (bakterie i wirusy, które leczą różne choroby, etyczna produkcja syntetycznej żywności itd.),
  • sprzętowe (robotyczne) jest tańsze i mniej ryzykowne, a również ma wielki potencjał korzyści,
  • programistyczne jest najtańsze i – przy odpowiedniej dbałości – bezpieczne, a jego przydatność omówię poniżej.

Eksperymenty ze sztucznym życiem, nawet tym względnie bezpiecznym – programowym – to eksperymenty z potężnym narzędziem. A potężne narzędzie daje olbrzymią moc, która może być wykorzystana w dobrym celu, ale może też wymknąć się spod kontroli, nawet przypadkowo, i spowodować spustoszenie. Dlatego tak istotna jest dbałość o bezpieczeństwo. Filmy science fiction już ten temat wyeksploatowały – pamiętamy zmutowane wirusy, które wydostały się z laboratoriów, zbuntowane roboty czy pozornie niewinne programy inteligentniejsze od ludzi i manipulujące
nimi.

Zastosowania programistycznego sztucznego życia

Wspomniałem już o zastosowaniach sztucznego życia biologicznego i sprzętowego. A co może nam dać to najtańsze i najbezpieczniejsze (bo istniejące w naturalnie odseparowanej rzeczywistości) sztuczne życie programistyczne?

Z jednej strony, wzorując się na życiu biologicznym, możemy tworzyć algorytmy inspirowane naturą, takie jak sztuczne sieci neuronowe i algorytmy ewolucyjne, czy też odzwierciedlać inteligencję stadną. Niemała część tak ostatnio popularnej i powszechnie stosowanej sztucznej inteligencji wzoruje się na wybranych aspektach naturalnego życia. Z drugiej strony symulacje komputerowe, które odzwierciedlają wybrane części naszej rzeczywistości, pozwalają tę rzeczywistość lepiej zrozumieć. Pozwalają analizować różne scenariusze przeszłości – czego nie możemy zrobić bezpośrednio w naszym świecie – odpowiadając na pytania dotyczące początków i powstania życia, rozwoju komunikacji i języków czy zachowań społecznych. Oprócz poważniejszych pytań o rozwój życia na ziemi, od biologii aż po socjologię i ekonomię, mamy też bardziej przyziemne zastosowania, na przykład w rozrywce – generowanie w filmach i grach komputerowych tłumów, realistycznych zachowań stad zwierząt, roślin, zastosowania w grafice, muzyce i ogólnie w sztuce.

W przeciwieństwie do tradycyjnej metody naukowej, która ma charakter analityczny (wyobraźmy sobie naukowców, którzy – chcąc zrozumieć świat – budują coraz lepsze i lepsze mikroskopy, aby zaglądać coraz głębiej i widzieć coraz dokładniej drobne elementy) – sztuczne życie pozwala wykorzystać metodę syntezy. Ta metoda jest nieodzowna tam, gdzie analiza nie prowadzi nas do celu – nie zrozumiemy myśli, analizując szczegółowo poszczególne neurony, nie przewidzimy kursów akcji, analizując pojedyncze firmy, i nie odkryjemy początków życia, jedynie analizując szczegółowo jego obecny stan. Myśli czy kursy akcji to zjawiska emergentne. Powstają w wyniku interakcji wielu prostych elementów, ale niełatwo przewidzieć skutek tej interakcji, pomimo posiadania pełnej wiedzy o wszystkich elementach składowych.

Badania nad sztucznym życiem oferują nam niespotykane dotąd możliwości wniknięcia w fenomen życia jako takiego. Niektóre ze stosowanych technik wymagają jednak refleksji moralnej i szczególnej dbałości o bezpieczeństwo, bo rezultaty i efekty takich eksperymentów są czasem trudne do przewidzenia. Najmniej kontrowersji budzi tu sztuczne życie programistyczne polegające na symulacjach komputerowych, ale i ono nie jest zupełnie wolne od wątpliwości
etycznych.


Maciej Komosiński – pracuje w Instytucie Informatyki Politechniki Poznańskiej, gdzie zajmuje się sztuczną inteligencją i sztucznym życiem, symulacjami komputerowymi, ewolucją, grami i budowaniem modeli życia. Tworzy programy, m.in. środowisko Framsticks i symulator żeglowania Top Sailor. Interesuje się muzyką, lotnictwem, medycyną, gra w tenisa.

Tekst jest dostępny na licencji: Uznanie autorstwa-Na tych samych warunkach 3.0 Polska.

< Powrót do spisu treści numeru.

Ilustracja: Maciej Komosiński

Najnowszy numer można nabyć od 4 maja w salonikach prasowych wielu sieci. Szczegóły zob. tutaj.

Numery drukowane można zamówić online > tutaj. Prenumeratę na rok 2022 można zamówić > tutaj.

Dołącz do Załogi F! Pomóż nam tworzyć jedyne w Polsce czasopismo popularyzujące filozofię. Na temat obszarów współpracy można przeczytać tutaj.

1 komentarz

Kliknij, aby skomentować