Den 18. maj i år sendte den canadiske computerprogrammør Andrew Wade et indlæg til internet-forummet ‘ConwayLife.com’:
»Jeg har skabt et ‘rumskib’ baseret på en ‘Von Neumann’-maskine,« skriver han på forummet. Og svarene lader ikke vente på sig.
»Hvis dette virker, sådan som du påstår, er det den mest imponerende konstruktion hidtil,« lyder en kommentar.
»Jeg troede, vi måske ville se noget sådant omkring 2020, men du er et årti forud for din tid,« skriver en anden.
Ikke nødvendigvis liv
Det, Wade kalder et ‘rumskib’, er slang for noget helt andet.
Simpelt forklaret er det lille computerprogram, som Wade har skabt – en form for selvkopierende datastruktur.
Men er det ‘liv’ af den grund?
Der findes også selvkopierende strukturer i den døde natur. Et eksempel er krystaller.
Men krystaller har en bestemt, uforanderlig struktur. For at et selvkopierende system skal kunne nærme sig det, vi kalder liv, må strukturen kunne forandre sig og alligevel beholde evnen til at kopiere sig selv.
Von Neumann-maskinen
Det må altså være en universel, selvkopierende struktur, sådan som den blev defineret af den ungarsk-amerikanske matematiker John von Neumann i 1940’erne.
Von Neumann udviklede det, som er blevet kaldet ‘Von Neumann’s universal constructor’ eller von Neumann-maskinen.
En sådan maskine har et bånd med instruktioner om, hvordan den skal produceres, komplet med dette bånd.
Det er let at associere fra båndet til dobbeltspiralen med arvestof i levende organismer, og von Neumann-maskinen er også kaldet en ‘cellular automaton’.
Von Neumann havde ikke computere til rådighed, da han lavede sine teoretiske modeller, men cellulære automata er simple at lave modeller af i computerprogrammer.
Conways ‘Life’
I 1970 blev en sådan cellular automaton beskrevet i en spalte for matematiske spil i ‘Scientific American’.
Matematikeren John Horton Conway havde lavet tre instruktioner for, hvordan brikker skulle placeres på en spilleplade af kvadratiske felter.
Artiklen blev publiceret mange år, før den almindelige læser af ‘Scientific American’ havde adgang til en computer, og derfor var der instruktioner på, hvordan man kunne lave fysiske brikker og en spilleplade.
Ud fra de enkle regler dannede brikkerne fascinerende, komplekse mønstre, efterhånden som spillet udviklede sig.
Nogle pulserer i symmetriske mønstre. Dem kaldte Conway for ‘pulsarer’. Andre bevægede sig diagonalt over brættet og blev kaldt ‘glidere’. Andre igen bevægede sig lige op, ned eller til siden, og dem kaldte Conway for ‘rumskibe’.
»Mønstre uden en oprindelig symmetri har en tendens til at blive symmetriske. Det øjeblik, dette sker, kan symmetrien ikke gå tabt, selv om den kan øge i rigdom,« skriver artiklens forfatter Martin Gardner om mønstrene.
Spillet har siden fået navnet ‘Conway’s Game of Life’.
Mønstrene virker underligt levende og komplekse, sådan som de udfolder sig på spillepladen.
Lever i computeren
I artiklen fra 1970 står der også, at Convay nogle gange anvendte en DEC PDP-7 computer, en stor datamaskine fra midten af 1960’erne.
På en skærm kunne han følge, hvordan mønstrene udviklede sig over lang tid.
»Det er fantastisk at sidde og kigge på computerskærmen,« udtalte han i artiklen.
I dag kan vi alle se Conways livsspil udfolde sig på skærmen. Flere steder på nettet tilbyder gratis simulatorer, og mange programmører arbejder på skabe nye varianter baseret på de tre enkle regler hos Convay.
Dat var altså en sådan ny variant, som Andrew Wade lagde link ud til på forummet hos ConwayLife.com den 18. maj i år.
Også tidligere var der opstået selvreplikerende systemer i Conway’s Game of Life eller bare ‘Life’, som entusiasterne på forummet kalder det.
Første Von Neumann-constructor
Det nye ved Wades program er, at det anvender Neumanns Universal Constructor til at skabe et ‘rumskib’, som kopierer sig selv.
Det betyder, at ‘rumskibet’ ikke er låst til en bestemt form. Det kan forandre sig og alligevel bibeholde evnen til at kopiere sig selv.
»Nu, hvor Andrew har demonstreret selv-replikation, kan vi forvente en strøm af beslægtede selv-replikatorer,« skriver en anden deltager på forummet hos ConwayLife.com.
Derfor slår ‘Scientific American’ da også denne nyhed op på sine hjemmesider under overskriften: »Første replikerende skabning udklækket i livs-simulator«.
Faderrollen krævede forenkling
I denne artikel fortæller Wade, at gennembruddet kom efter, at han selv blev far.
Alt besværet med babyen gjorde, at den tid, han kunne bruge på sit lille computer-hjernebarn, blev stærkt begrænset.
Derfor måtte han skære programmeringen ind til benet og forenkle maksimalt. Dette skulle vise sig at være en smart strategi.
I stedet for at fare vild i kompleks programmering, brugte han et langt enklere ‘instruktionsbånd’, som bestod af ‘glidere’.
Wade kalder sin ‘livsform’ for ‘Gemini’, fordi den består af to sæt identiske strukturer, som er i enden af ‘instruktionsbåndet’. Hver af disse strukturer består af to constructor-arme og en ‘destructor’, hedder det i artiklen i ‘New Scientist’.
Men er der tale om abstrakt liv – den første kim til en digital evolution i en computerhukommelse?
Delte meninger
Nej, mener Stephen Wolfram, som ifølge ‘New Scientist’ er berømt for blandt andet sit arbejde med at erstatte formler med cellulære automata i fysikken.
Til ‘New Scientist’ siger Wolfram, at Wades opdagelse snarere kan bruges til at bygge computere i molekyle-skala end at bidrage til at forstå liv.
Informatikeren Susan Stepney er mere positiv. Hun mener, ifølge ‘New Scientist’, at selv om programmet ikke opfører sig fuldstændigt som liv, så er det interessant i sig selv, fordi det viser, at der er flere måder at løse det samme problem på.
»Det er fascinerende med den kompleksitet, som kommer ud af disse utrolig simple regler. Dette leder os i sidste instans til biologien, som sætter simple atomer sammen for at skabe komplekst liv,« siger Stepney til ‘New Scientist’.
Enkel automaton
»Conway’s Game of Life en utrolig simpel cellular automaton, eftersom hver celle kun kan have to tilstande: tændt og slukket. Dette har også gjort den utrolig populær, eftersom den er nem at teste og nem at observere,« siger Kyrre Glette til forskning.no.
Han er postdoktor på Institut for informatik ved Universitetet i Oslo og arbejder blandt andet med robotik og intelligente systemer.
»Samtidig er de simple regler nøje udvalgt for at give kompleks opførsel,« fortsætter han.
Glette fortæller også, at der forskes en del i cellular automata eller constructorer, som de også kaldes.
Men de har ofte flere tilstande og regler end i Conway’s Game of Life, fortæller han.
Åbner op for evolution
»Eftersom Wades automatone Gemini har mekanismer til selvreplikation og lagring af opskriften eller ‘arvematerialet’, åbner dette i teorien op for mutationer i denne opskriften, som kan føre til ny og mere kompleks opførsel,« siger Glette.
»Her kan man også trække paralleller til virus, som heller ikke har noget stofskifte. Men i praksis skal der være en mekanisme, som kan tilføje disse mutationer. Det kan også være, at konstruktionen er for skrøbelig, således at den meget let vil bryde sammen ved mutationer,« understreger han.
»Det interessante ved dette er, hvordan man kan komme fra et udgangspunkt med simple byggeklodser og regler til at opnå kompleks dynamik og komplekse konstruktioner,« siger Glette og tilføjer:
»Dette er mekanismer, som man genfinder i naturligt liv, og en forståelse af sådanne mekanismer kan gøre det muligt at konstruere systemer, som er for komplekse til at specificeres ‘i hånden’.«
© forskning.no. Oversat af Johnny Oreskov
