Tworzymy arcymistrzów
Oczywiście, że można. Gra w szachy to proces algorytmizowalny, czyli taki, dla którego można opracować jednoznaczną strategię prowadzącą do zwycięstwa lub remisu. Jak to zrobić? Nic prostszego: dla każdego otwarcia należy przeanalizować wszystkie możliwe odpowiedzi; dla każdej z tych odpowiedzi prześledzić nasze możliwe ruchy, a następnie dla każdego posunięcia wszystkie możliwe odpowiedzi i tak dalej, aż każda droga doprowadzi nas do sytuacji: mat albo remis. Mając ze sobą taką mapę, nigdy nie przegramy. Prawda, że proste?
Teoretycznie wszystko wygląda wspaniale: wystarczy zaprząc komputer do pracy, a ten policzy wszystkie kombinacje i tytuł szachowego mistrza świata mamy w kieszeni. W praktyce okazuje się jednak, że mimo prostego algorytmu zadanie jest nie do zrealizowania. Powodem jest wielka liczba możliwych układów, która rośnie wykładniczo wraz z dokładnością przeszukiwania i szybko “zapcha” nawet najbardziej wydajny komputer, nie wspominając o czasie analizy, który z pewnością wielokrotnie przekroczy wiek wszechświata.
Sztuczne życie
…albo Artificial Life (AL) to proces szukający najlepszej strategii w gąszczu kombinacji, których z powodu liczby nie jesteśmy w stanie przeanalizować. AL buduje w pamięci komputera cyfrowe światy, które zaludnia sztucznymi organizmami. Każdy z żyjących tam stworków ma zestaw genów, określający jego zachowanie. Światem tym rządzi bezwzględna funkcja celu, które ocenia organizmy pod względem przydatności: te, które przejdą przez sito selekcji, żyją i rozmnażają się, przekazując swoje geny dalej; te, które nie nadążają, giną. W efekcie z pokolenia na pokolenie zaprojektowane przez nas organizmy wykonują coraz lepiej zadanie, które postawiliśmy im za cel. Ich genotyp to właśnie poszukiwana strategia.
Mutanty są wszędzie
AL wykorzystuje wyspecjalizowane algorytmy. Są one obecne praktycznie w każdej dziedzinie naszego życia, ale najczęściej ich nie widać, bo działają w tle. Przypomina to trochę sytuację z silnikami elektrycznymi, które otwierają drzwi windy, podnoszą szyby w samochodzie, napędzają lodówkę i odtwarzacz CD, a mimo to pozostają całkowicie niezauważone i przeciętny człowiek nie uświadamia sobie nawet ich istnienia.
Algorytmy uzyskiwane dzięki sztucznemu życiu stosowane są na przykład w telekomunikacji przy dynamicznym wyliczaniu tras pakietów. W Nowym Jorku sterują sygnalizacją uliczną. Można je spotkać w “sercach” współczesnych robotów księżycowych, gdzie określają sposób poruszania się po niepewnym gruncie. W ekonomii zajmują się wyliczaniem najbardziej prawdopodobnych kursów giełdowych. W biologii molekularnej modelują struktury nieodkrytych jeszcze protein, wykorzystywane później w sztucznej syntezie wirusów.
Bardziej widowiskowe zastosowania AL można podzielić na dwie zasadnicze grupy. Pierwsza to hodowla i obserwacja sztucznych światów, wykorzystywane szeroko w badaniach nad ewolucją. Druga natomiast służy wspomaganiu kreacji, w której techniki sztucznego życia używane są do uzyskiwania nowych, częstokroć zaskakujących obrazów, dźwięków i animacji.
Gdy zabraknie weny
Doradztwo artystyczne, bo tak chyba można nazwać tę dziedzinę zastosowań AL, wzięło się z pomysłu Richarda Dawkingsa, angielskiego genetyka, który pod koniec lat osiemdziesiątych napisał kultowy dziś program Biomorf. Pomysł był prosty: kod genetyczny osobników określał ich wygląd zewnętrzny, a funkcją adaptacyjną był gust oceniającego. Tak ukierunkowaną ewolucję przedstawiono na rysunku na s. 106. Stosując reguły dziedziczenia i mutacji, z bardzo prostego kształtu dochodzimy do skomplikowanych struktur, przypominających wręcz ożywione formy materii.
Potęgę narzędzi ewolucyjnych w sztuce unaocznił projekt Galapagos. Była to interaktywna instalacja, wystawiana pod koniec ubiegłego stulecia w Tokio. Dwanaście spiętych razem komputerów przez trzy lata symulowało sztuczne środowisko, w którym żyły i ewoluowały abstrakcyjne stwory. Widzowie uczestniczyli w projekcie, wskazując kształty, które najbardziej im się podobały.
Zasadę, wedle której gust artysty jest funkcją adaptacyjną środowiska AL, wykorzystuje się powszechnie we wspomaganiu kreacji. Najwięcej zastosowań technika ta ma w przemyśle filmowym. Niewiele osób wie, że od lat istnieje rozwinięty rynek firm specjalizujących się w generowaniu kształtów, tekstur i szkieletów 3D na potrzeby tej branży. Obserwując stworzenia atakujące kosmonautów w jakiejś superprodukcji czy fantastyczne rośliny w filmach tworzonych technikami 3D, nie zdajemy sobie sprawy, że widzimy kształty uzyskiwane dzięki AL.
Polacy również mają swój udział w ewolucyjnym wspomaganiu kreacji. Na stronie poświęconej zagadnieniom sztucznego życia (www.alife.pl) znajdziemy polską wersję Biomorfa. Jest to widoczny na rysunku powyżej Wirtualny malarz, który po wybraniu obrazka krzyżuje opisujący go genotyp z pozostałymi i po opcjonalnym zmutowaniu przedstawia kolejne pokolenie.
Na podobnej zasadzie działa Wirtualny kompozytor, który umożliwia generowanie nowych fraz muzycznych. Funkcją celu jest tu “widzimisię” słuchacza – po przesłuchaniu wszystkich utworów, decyduje on, które frazy najbardziej mu się podobają. Aplet warto wypróbować, ale nie oczekujmy od razu melodyjek, które po odpowiedniej aranżacji wejdą na szczyt którejś z list przebojów. To, co otrzymamy, bardziej przypomina dodekafoniczne eksperymenty Schönberga niż współczesną muzykę rozrywkową.
