(Nota: Daca nu stiti ce este memetica, o idee va puteti face aici .)
Acest experiment doreste sa simuleze interactiunea memetica intr-un mediu evolutionist, pentru a permite studiul dezvoltarii unor meme de tipul "E bine sa impartasesti informatia cu semenii" si "Fii egoist, nu spune nimanui ce stii" (precum si dezvoltarea altor meme). Fata de un experiment de viatza artificiala clasic, diferenta majora consta in posibilitatea indivizilor de a comunica unii cu altii. Pentru a economisi timpul (pasii evolutivi necesari dezvoltarii unui sistem natural de comunicare intre indivizi), experimentul incearca sa implementeze comunicarea prin transferul efectiv de materie neurala.
Universul este descris de o topologie de tip toroidal. Asta inseamna ca definesc un dreptunghi, iar laturile sale comunica astfel: ce iese prin stinga intra prin dreapta (si invers) si, similar, ce iese pe sus intra pe jos (si invers). Deci Universul nu are limite (poti merge in orice directie oricit vrei si nu ajungi la vreun "capat"; ajungi cel mult in locul de unde ai plecat). O astfel de topologie se numeste toroidala pentru ca ea descrie de fapt relatiile topologice de pe suprafata unui tor.
Spatiul este discret -- indivizii se pot afla in casutzele unei retele patrate.
Corpurile sunt de trei feluri: indivizi (reprezentati conventional prin nuante de galben), hrana (de culoare verde) si otrava (de culoare rosie). Fiecare corp ocupa o casutza a Universului.
Corpul unui individ este orientat -- putem distinge "nasul", sau "directia inainte". Orientarea corpului poate fi spre N, E, S sau V.
Universul este guvernat de legi care reglementeaza interactiunea corpurilor.
Legea 1: Doua corpuri nu pot ocupa simultan aceeasi casutza.
Legea 2: Deplasarile corpurilor se pot face numai paralel cu laturile retelei (nu si pe diagonala).
Legea 3: Singurele corpuri mobile sunt indivizii. Acestia se misca numai ca urmare a propriei initiative (nu pot fi "impinsi" de alte corpuri).
Fiecare corp inmagazineaza o cantitate de energie. Energia poate fi pozitiva sau negativa si se masoara in UE (unitati energetice).
Hrana are valoarea energetica +10 UE. Otrava are -3 UE.
Nivelul energetic al unui individ este reflectat de culoarea sa, care variaza in plaja brun - galben - alb, trecind prin 5 nuante:
[... la Fizica mai trebuie lucrat oleaca... Eventual, Legea 3 ar putea fi abolita, dind posibilitatea indivizilor sa impinga diverse corpuri. In acest caz, trebuie reglementate interactiunile de "impingere" (poate un individ sa impinga un "tren" format din mai multe corpuri? ce se intimpla cind doi indivizi se imping unul pe altul?).]
Indivizii se reproduc asexuat, prin inmugurire. Probabilitatea ca un individ sa procreeze la un moment dat este o functie liniara de energia sa. Notind cu E energia unui individ, probabilitatea procrearii este:
p = (E - 499)/500
Daca individul are energia mai mica de 499 UE, atunci probabilitatea procrearii este zero. Pentru energii mai mari de 1000 UE, probabilitatea procrearii este 1.
"Puiul" se naste in casutza din spatele parintelui (daca respectiva casutza este libera; altfel, "nasterea" nu are loc). Orientarea nou-nascutului este identica cu a parintelui.
Nou-nascutul preia o parte (500 UE) din "zestrea energetica" a parintelui.
[Ce se intimpla cind doi indivizi vor sa nasca in acelsi loc?]
Energia indivizilor porneste de la 500 UE la nastere si variaza in timpul vietii, fiind consumata in diverse procese metabolice si reimprospatata prin hranire. Independent de orice alt consum, simplul fapt de a trai implica un cost energetic (in acest fel, daca un individ nu face nimic, energia sa nu ramine constanta, ci scade). Acest cost este mic la inceput (1 UE/unitatea de timp) si creste cu 1 UE la fiecare 200 unitati de timp.
In afara costului metabolic de supravietuire, orice activitate implica niste costuri energetice suplimentare: rotatia = 1 UE, inaintarea = 2 UE, ingurgitarea unui corp = 1 UE, emisia vocala = 1 UE.
Reimprospatarea energiei vitale se face prin hranire. Cind un individ "maninca" o bucata de hrana sau de otrava, energia corpului ingurgitat trece in stomacul sau. Hrana aduce un surplus de energie, iar otrava diminueaza energia din stomac. Semenii nu pot fi ingurgitati (canibalismul este interzis).
Cind energia unui individ scade sub 11 UE, individul moare. "Cadavrul" sau devine o bucata de hrana (cu energia 10 UE), schimbindu-si culoarea in verde.
Individul se poate deplasa, se poate roti, poate incerca sa ingurgiteze un corp, poate semnaliza dorinta de comunicare cu altii etc. Toate aceste actiuni sunt comandate de creier. Deciziile pe care le ia creierul (ce actiuni sa faca la un moment dat) sunt functie de alcatuirea sa interna si de informatiile captate prin senzori. Senzorii dau creierului informatii despre prezenta altor corpuri prin preajma, despre cita hrana se afla in stomac, despre deplasarea propriului corp, despre eventualele semnale de comunicare din partea altor indivizi etc. Pe baza acestor semnale (si pe baza alcatuirii initiale, la nastere, dictata genetic), creierul isi modifica permanent structura, realizind un proces de adaptare -- adaptarea creierului in timpul vietii unui individ se numeste invatare. Relatia creierului cu restul organismului este descrisa in "2.5.6. Creierul", iar morfologia si functionarea sa detaliata in "3. Neurologia".
Organele unui individ sunt:
Are rolul de a inmagazina energia vitala a corpului. La nastere, stomacul contine 500 UE. In timpul vietii, energia din stomac este folosita in diverse scopuri. Ea poate fi reimprospatata prin hranire.
Stomacul este dotat cu un senzor care comunica creierului variatia energiei vitale in unitatea de timp. Senzorul poate comunica valori in plaja -16..+15 UE.
Corpul unui individ poate face doua tipuri de miscari -- de rotatie si de inaintare. Rotatia inseamna schimbarea orientarii si se poate face cu cite 90 de grade in sens trigonometric sau anti-trigonometric (rotatie la stinga, respectiv la dreapta). Inaintarea inseamna ca individul se deplaseaza o casutza in directia in care este orientat corpul.
Exista deci trei comenzi pe care le poate primi aparatul locomotor: L (rotate Left), R (rotate Right) si F (move Forward).
Fiecare miscare se face cu consum energetic. Costurile de deplasare sunt:
Rotatia nu poate fi impiedicata de nimic, dar inaintarea ar putea fi impiedicata de prezenta altor corpuri. La inaintare, energia se consuma indiferent daca miscarea a fost efectuata cu succes sau nu. De exemplu, daca inaintarea corpului este blocata si daca aparatul locomotor primeste comanda de inaintare, corpul nu va putea inainta, dar efortul depus pentru incercare va consuma 2 UE, exact ca si cum corpul s-ar deplasa.
Pentru ca individul sa faca distinctie intre situatiile cind comanda F este indeplinita cu succes si situatiile cind esueaza, aparatul locomotor este dotat cu un receptor kinestezic, care indica succesul sau esecul comenzii F. Acest senzor ii permite creierului sa invete ca nu este economic sa impinga in van alte obiecte, ci trebuie sa le ocoleasca (in lipsa senzorului kinestezic, sarcina de a invata un asemenea comportament ar fi aproape imposibila). Prezenta senzorului nu garanteaza ca individul va invata comportamentul corect, ci ii acorda sansa sa invete (daca poseda un creier "bine alcatuit", cablat sa faca uz de informatia primita de la senzor).
Este principalul receptor. Poate vedea inainte pe o distanta de 2 unitati, dar are si capacitati de vedere laterala -- vezi figura:
Ochiul poate distinge culorile si locatia corpurilor din cimpul vizual. Culorile primare sunt in numar de 4:
Observatie: Daca un corp se afla exact in fatza ochiului ("nasului"), privirea poate "trece peste" acest corp, astfel incit individul va avea in permanenta un tablou vizual complet al tuturor celor 4 casutze din cimpul vizual.
In cimpul central (cel din fatza "nasului"), ochiul are o acuitate sporita -- poate distinge si nuantele de galben. Astfel, culorile percepute in cimpul central sunt in numar de 8:
Serveste la hranire. Este localizata in partea frontala a individului ("nasul"). La comanda creierului, poate "ingurgita" un corp (hrana sau otrava) aflat exact in fatza. Ca urmare, acel corp dispare, energia lui trecind in stomacul individului care se hraneste. Costul energetic al unei incercari de ingurgitare este 1 UE (acest cost se plateste indiferent daca individul reuseste efectiv sa ingurgiteze ceva sau nu).
Ca si la locomotie, creierul este singurul raspunzator de un comportament rational ("nu 'clampani' in gol, ca-ti irosesti energia"). Nici acest comportament si nici "maninca hrana, dar nu pune gura pe otrava" nu sunt date apriori in experiment, ci trebuie invatate.
Observatie: Evolutia genetica poate conduce la o "subspecie" care sa aiba inca de la nastere cablat in creier unul din comportamentele de mai sus (sau chiar ambele). Membrii acestei subspecii ar avea un avantaj competitiv fatza de alte subspecii, pentru ca ar sti "din instinct" sa actioneze rational (chiar inteligent). Acesti indivizi nu vor mai trebui sa invete comportamentele sus-mentionate si isi vor putea folosi timpul "ingrasindu-se" si invatind alte comportamente folositoare.
Un individ poate semnaliza intentia de a initia comunicarea (schimbul de informatie) cu un alt individ. Pentru aceasta are un efector vocal, care se poate activa in doua stari -- "sunt dispus sa cedez informatie" si "sunt dispus sa primesc informatie". Costul energetic al activarii este de 1 UE/perioada de timp.
Bineinteles, indivizii au nevoie si de un organ de simt care sa detecteze disponibilitatea altora de a ceda/primi informatie. Acest organ de simt este urechea. Cimpul auditiv poate fi reprezentat ca o centura care inconjoara corpul individului:
Pentru ca transferul de informatie sa aiba loc, trebuie sa existe (cel putin) doi indivizi care sa respecte urmatoarele conditii:
Din cele de mai sus rezulta ca emiterea de informatie se face doar spre "inainte", pe cind receptia se face din orice directie (dar de la un vecin direct, nu de la unul indepartat).
O data indeplinite conditiile 1-3, transferul de informatie incepe si dureaza atita timp cit conditiile continua sa fie indeplinite. Pentru detalii, vezi capitolul "2.6. Schimbul de informatie".
[Conditia 3 ar putea fi abolita. Sau ar putea fi inversata -- "ascultatorul" sa fie obligatoriu cu fatza spre "vorbitor".]
[... Trebuie rezolvata problema "mai multi vorbitori, un singur ascultator". Trebuie definit mai clar protocolul de comunicatie...]
Este compus din 9 retele neuronale suprapuse. Aceste retele sunt similare ca structura (au acelasi numar de input-uri si de output-uri) si ca rol. Input-urile si output-urile sunt binare.
Input-urile sunt preluate identic de toate retelele. Un output (efector) se activeaza luind in considerare media output-urilor date de cele 9 retele -- daca mai mult de jumatate din ele dau comanda de activare pe acel output, el se activeaza; daca nu, nu.
Parametrii initiali ai celor 9 retele neuronale sunt determinati genetic.
Numarul input-urilor este:
Output-urile sunt:
Mai multe detalii despre alcatuirea creierului in capitolul "3. Neurologia".
Se realizeaza prin copierea in creierul receptorului a unei retele neuronale din cele 9 ale emitatorului. Cind conditiile 1-3 de la 2.5.5 sunt indeplinite, o retea neuronala (aleasa la intimplare) a lui E se va copia in locul unei retele neuronale (de asemenea aleasa la intimplare) a lui R. Daca conditiile 1-3 persista mai multe unitati de timp, sunt copiate noi retele (alese tot la intimplare).
[... Varianta: in loc ca reteaua care va fi suprascrisa in receptor sa fie aleasa la intimplare, pot alege acea retea care este cea mai diferita fatza de reteaua pe care a ales E s-o comunice... Mai sunt si alte variante de alegere...]
[Trebuie descrise retelele neuronale, cu parametrii lor: tipul, numarul de straturi, de neuroni, algoritmul de calcul etc.]
[Trebuie descris codul genetic: ce parametri codifica, cum ii codifica, ce mutatii/transformari au loc in timpul reproducerii etc.]
In cadrul experimentului trebuie sa se masoare niste parametri statistici. Fie un ciclu de evolutie a Universului (o unitate de timp). La inceputul ciclului sunt A indivizi aflati in viata (alive). Dintre acestia, D indivizi mor in timpul acestui ciclu, iar S indivizi supravietuiesc. Se mai nasc N indivizi, incit la sfirsitul ciclului sunt A' aflati in viata: A' = S + N = A - D + N. Dintre cei N parinti, N1 sunt la prima "nastere". Se pot calcula urmatorii indici statistici:
(Va urma...)