بخشی از مقاله
چکیده
حیات مصنوعی به عنوان یکی از شاخه های هوش مصنوعی است که به ارزیابی سیستم هایی می پردازد کهنوعاً به حیات زیستی و مصنوعی مربوط هستند . سه نوع محیط مصنوعی داریم که با توجه به اهداف و زمینه کارشان به نام های نرم، سخت و مرطوب نامگذاری شده اند. در این پژوهش محیط مورد نظر، محیط نرم است چرا که محیط نرم حیات مصنوعی شبیه سازیکامپیوتری و یا ساختارهای دیجیتالی را شامل میشود.
حیات مصنوعی سیستمهای زنده را در محیط های مصنوعی مورد مطالعه قرار می دهد تا به یک شناخت دقیق از ویژگی های پدیده هایی رسد که معرف این سیستم های زنده می باشند. ویروس های کامپیوتری یکی از این مواردی است که بسیاری از ویژگی های ویروس های بیولوژیک را که در حوزه حیات طبیعی مطرح اند، دارا می باشد. در این پژوهش اول حیات و انواع آن بحث شده است سپس به ترتیب ویروس های بیولوژیک و کامپیوتری توضیح داده شده و در ادامه ویروس های کامپیوتری با ویرس های بیولوژیک مورد مقایسه قرار گرفته و شباهت ها و تفاوت های این دو مطرح شده است. در نهایت نتیجه گیری بانجام رسیده است.
1-1مقدمه
ویروس های بیولوژیک رشته هایی از اسید نوکلئیک همراه با پوشش پروتئینی هستند که به تنهایی هیچ اثری از حیات ندارند مگر اینکه به یک سلول زنده به عنوان میزبان وارد شوند تا فعالیتهای سلول میزبان را متوقف و از امکانات سلول میزبان برای تولید مثل خودشان استفاده کنند. ویروس های کامپیوتری همانند همتای بیولوژیکی خود به تنهایی نمی توانند فعالیت کنند و نیاز به میزبان دارند. و مشابه برنامه های نرم افزاری دیگر از منابع سیستم مانند حافظه و فضای دیسک سخت، توان پردازنده مرکزی و سایر منابع بهره می گیرند و می توانند مخرب باشند.
.1-2 حیات طبیعی و ویژگی های آن
مدل سازی حیات و استفاده از قوانین پدیده های زیست شناسی در حل مسائل از مهمترین اهداف حیات مصنوعی است لذا برای تعریف حیات مصنوعی و نیز شناخت فاکتورها و شرایط آن لازم است به بررسی حیات طبیعی پرداخته شود. حیات دارای چند ویژگی مهم است که این ویژگیها عبارتند از: متابولیسم، سازگاری، خود مختاری، خود ترمیمی، رشد ، تکثیر، تکامل، پیچیدگی، انتخاب طبیعی و یادگیری. بیشتر ارگانیزم های زنده از قوانین پدیده های زیست شناسی پیروی می کنند، اما سیستم هایی وجود دارند که فقط از زیر مجموعه ای از این قوانین پیروی می کنند.[21]
1. متابولیسم: متابولیسم - سوخت و ساز، تحولات موجود زنده برای حفظ حیات - از دیدگاه مطلق شیمی، تنها حاصل تعداد زیادی واکنش نسبتا ساده شیمیایی است. اما آنچه باعث تمایز متابولیسم حیاتی می شود، این است که در موجود زنده دهها و صدها واکنش شیمیایی خاص صورت می گیرد که مجموعًا متابولیسم را می سازند و به طور کامل تطابق زمانی و مکانی دارند. تمام این رشته واکنش ها به صورت منظم و پیوسته به سوی صیانت ذات و خود بازسازی تمام جسم زنده هدایت می شوند21]، .[20
2. سازگاری: سازگاری هم در حیات طبیعی و هم در علوم کامپیوتر به ویژه در برنامه نویسی تکاملی نقشی مهم دارد. سازگاری در حیات روندی است که باعث تطبیق و متناسب شدن یک موجود با محیطش می شود. این روند نتیجه انتخاب طبیعی بر روی تغییرهای وراثتی است.[21] سازگاری به دو شیوه انجام می گیرد:
الف - خود مختاری
ب - خود ترمیمی.
الف- خود مختاری: خود مختاری یکی دیگر از خصیصه های مهم موجودات زنده است و بر مبنای توانایی فرد برای انتخاب و انجام کارهایی پی ریزی شده است: - 1 توانایی به قاعده در آوردن اهداف مناسب مخصوصاً اهداف بلند مدت - 2 توانایی اولویت بندی این اهداف - 3 توانایی تعیین بهترین ابزار برای رسیدن به اهداف انتخاب شده - 4 توانایی عمل مؤثر برای تحقق این اهداف - 5 توانایی حذف یا تغییر اهداف در صورتی که نتیجه استفاده از ابزار های موجود نامطلوب باشد و یا ابزارها کافی نباشند. بنابراین یک فرد خودمختار باید توانایی استدلال مؤثر داشته باشد و مایل به استفاده از این توانایی ها باشد.[21]
ب- خود ترمیمی: موجود زنده باید توانایی بازسازی خود را در جهت بقای خودش داشته باشد و بتواند در صورت آسیب دیدن بخش هایی آنها را ترمیم کند.[21]
3. رشد: موجودات زنده به وسیله ایجاد و یا توسعه قسمت های تازه در بین قسمتهای قدیمی تر و جانشین ساختن قسمتهای نو به جای بخش های کهنه رشد و نمو می کنند، در صورتی که افزایش موجودات غیر زنده از طریق اضافه شدن به قسمت های خارجی آن انجام می گیرد، چنانکه در مورد تکثیر بلور ها می توان این ویژگی را مشاهده نمود.
برخی از دانشمندان بر این عقیده اند که رشد، عامل بسیار مهمی در یادگیری است. آنها عقیده دارند قبل از آنکه ارگانیزم به مرحله لازم از آمادگی رسیده باشد یادگیری برایش ممکن نیست. طبق این عقیده یادگیری تابعی از رشد می باشد. همچنین رشد در مواردی که امکان یادگیری فراهم نیست می تواند تا حدی ارگانیزم را برای سازگاری با محیط آماده کند.[21]
4. تکثیر: موجودات زنده برای ادامه نسل و بقای خود باید به تولید مثل بپردازند.[21]
5. تکامل: نظریه ای از زیست شناسی است که ادعا می کند گونه های مختلف حیوانات و گیاهان از گونه هایی که قبلا زندگی می کردند منشا گرفته اند و تفاوت های قابل تشخیص بین گونه های فعلی و گونه های قدیمی، به دلیل تغییرات به وجود آمده در نسل های پی درپی می باشد. این نظریه منتج از این حقیقت است که تعداد فرزندانی که توسط اکثر ارگانیزم ها تولید می شود، از تعدادی از آنها که زنده مانده و به بلوغ می رسند بیشتر است.
نرخ بالای مرگ و میر ناشی از گرسنگی، شکار شدن، بیماری و حوادث مرگبار، جمعیت افرادی را که کمتر برای زنده ماندن سازگاری یافته اند کاهش می دهد. افرادی که زنده می مانند، ممکن است اختلاف های کوچکی با افرادی که می میرند داشته باشند و این تفاوت ها باعث توانایی بیشتر آنها برای زندگی طولانی تر و تولید مثل شود. این برتری از طریق کدهای ژنتیکی به نسل های بعد منتقل می شود و سبب نمو امکانات سازگاری می گردد.[21]
6. پیچیدگی: دانشمندان زیست شناسی بر این موضوع اتفاق نظر دارند که حیات یک سیستم پیچیده است. پیچیدگی سختی فرمول بندی یک سیستم کلی را با سختی فرمول بندی مؤلفه هایش مرتبط می کند. این امر فقط در مواردی عملی است که حداقل، امکان بدست آوردن اطلاعات مهم درباره مؤلفه ها وجود داشته باشد. این موضوع به وضوح، نادانی را از پیچیدگی متمایز می کند. پیچیدگی سختی در یافتن یک توصیف از رفتار کلی یک مدل می باشد.[20]
7. انتخاب طبیعی: انتخاب طبیعی فرآیندی است که از طریق تغییرات انتخابی در ساختمان ژنتیکی باعث سازگاری یک ارگانیزم با محیطش می شود. در انتخاب طبیعی اختلاف های ژنتیکی که باعث افزایش شانس زندگی یا تولید مثل می شود حفظ شده و از نسلی به نسل دیگر زیاد می شود. تکامل غالبا به عنوان نتیجه این فرآیند رخ می دهد.[20]
8. یادگیری: یادگیری به عنوان تغییرات نسبتا پایدار در رفتار یا پتانسیل رفتاری، در اثر تمرین یا تجربه تعریف می شود. در مورد یادگیری نظریه های مختلفی وجود دارد. در یک نظریه »یادگیری« یک پیوستگی بین محرک خارجی و یک پاسخ است. این یادگیری توسط ایجاد ارتباط بین محرک خارجی و یک پاسخ، شرطی شدن نامیده می شود.
نظریه دیگر یادگیری، بیشتر با فرآیند تفکر در یادگیری در ارتباط است. این نظریه به عنوان نظریه یادگیری ادراکی شناخته می شود. نظریه یادگیری مشاهده ای اصول نظریه های یادگیری شرطی و ادراکی را ترکیب می کند. این نظریه توضیح می دهد که چگونه می توان رفتارهای معیّنی از طریق مشاهده مدل هایی که آن رفتارها را اجرا می کنند، یاد گرفت.[20]
.1-3 حیات مصنوعی1
حیات مصنوعی به عنوان یکی از حوزه های مطرح در هوش مصنوعی امروزه در شبیه سازی بیشتر پدیده های طبیعی ریشه دوانیده است. یکی از کارآمدترین کارهایی که می توان به کمک یک کامپیوتر انجام داد ساخت اشکال مصنوعی حیات است.[21]
.1-3-1 تعریف حیات مصنوعی به عنوان تعریف جامعی از حیات مصنوعی می توان به این تعریف اشاره کرد: »حیات مصنوعی شبیه سازی حیات طبیعی موجود بر روی کره زمین یا یک نوع حیات فرضی است.« این شبیه سازی با استفاده از ترکیب اجزای سازنده حیاتی صورت می گیرد و در آن قابلیت هایی نظیر؛ تکامل، تولید مثل، یادگیری، رفتار برآیندی، استنباط قوانین حیاتی از محیط و دیگر ویژگیهای زیستی در نظر گرفته می شوند. هدف از شبیه سازی حیات کشف قوانین حاکم بر پدیده های زیستی است. و مهم تر از آن یافتن کاربرد این قوانین در تمام شاخه های مهندسی برای بهره وری بیشتر از زمان و سرمایه می باشد.[21]
در تعریف دیگر حیات مصنوعی عبارت است از مطالعه »حیات« و به ویژه بررسی آثار و جنبههای تکامل حیات با بهره گیری از مدلهای »مصنوعی.« به بیان دیگر حیات مصنوعی رشته ای است که به مطالعه ویژگی های طبیعت و زندگی می پردازد. نه فقط زندگی که ما آن را می شناسیم بلکه زندگی که می تواند روی زمین، داخل کامپیوترها، یا جای دیگر باشد.[18]
نتیجتاً اینکه امروزه حیات مصنوعی با شبیه سازی پدیده های طبیعی با استفاده از ترکیب اجزای سازنده حیات طبیعی توانسته تا حدودی قوانین حاکم بر پدیده های زیستی را کشف، و از آنها در شاخه های مهندسی برای بهره وری بیشتر از زمان و سرمایه استفاده کند. با بهره گیری از حیات مصنوعی می توان هر گونه حیات را، از قبیل زندگی روی زمین، داخل کامپیوترها، یا جای دیگر مورد بررسی قرار داد.
