Na Sussexské univerzitě se dva vědci pokusili nechat pomocí genetických algoritmů (odvětví umělé inteligence) vyvinout počítač oscilátor. Skončili však s něčím úplně jiným. Proč?
Aplikovat genetické algoritmy na návrh elektronických obvodů není v podstatě nic
nového. Paul Layzell a Jon Bird z univerzity v Brightonu se takového přístupu
pokusili použít ve svém experimentu, kdy měl počítač využít darwinistických metod k samostatnému vytvoření obvodu oscilátoru. Zdánlivě nudná úloha měla ale zajímavý konec.
Nejprve krátce nastíníme podstatu experimentu. Autoři použili programovatelného obvodu s deseti tranzistory. Ona programovatelnost spočívá právě v tom, že tyto tranzistory mohou být mezi sebou různě propojovány. V počítači řídícím pokus tedy reprezentovali každý jednotlivý spoj mezi dvěma tranzistory jako jeden gen jedince. Jelikož účelem bylo vyprodukovat takové spojení tranzistorů, které by vytvářelo oscilující obvod, definovali „hodnotící funkci“ jako funkci, která udává, jak moc je momentálně vyprodukovaná oscilace kvalitní (podobná dané sinusoidě).
První generace jedinců (různých kombinací spojení tranzistorů) byla vygenerována náhodně. Z té se vybraly okruhy, pro které byla hodnota hodnotící funkce nejvyšší (nejlépe oscilovaly) a ty se mezi sebou zkřížily a zmutovaly, čímž vznikla druhá generace. Jelikož v této generaci jsou již jen „vybraní“ jedinci, je zřejmé, že by tato generace měla být z hlediska řešení daného problému průměrem „lepší“. Postup se opakuje, až by po několika tisících generací měl vzniknout perfektní oscilátor. A nebo také ne.
Obvod skutečně osciloval. Ve skutečnosti si však umělá evoluce našla jiný způsob, jak cíl splnit. Když vědci vytvořené schéma zkoumali, ukázalo se, že mají v rukou spíše radiopřijímač než oscilátor. Obvod totiž místo toho, aby vytvářel oscilace sám, tak si z delšího spojení vytvořil anténu a přijímal oscilace vyzařované nedaleko stojícím počítačem. Bizardní.
Takové řešení plně splňuje zadání a vyhovuje hodnotící funkci, nicméně určitě není tím, co se od něj očekávalo. Kdyby se ho vědci pokusili přenést do jiné místnosti nebo vypnuli onen počítač, zajisté by přestalo fungovat. Inu, již jsme si zvykli, že věda je především kupou omylů a překvapení.
Co se stalo špatně? Samozřejmě nebyly dostatečně dobré testovací podmínky. Všechny testy probíhaly tak, že v podstatě dovolovaly podvádět (aniž si to jejich autoři uvědomovali) odchytáváním cizích oscilací a tak nenutily obvod hledat jiné varianty. Pokud takové myšlenky budeme rozvádět dál a vztáhneme je na samotného člověka a „přírodní“ evoluci, můžeme dojít k zajímavým otázkám, to ale není předmětem tohoto článku.
Že výsledky evoluce jsou dost nepředvídatelné potvrzuje i svědectví Douga Merritta jednoho z čtenářů Slashdotu: „Někdy kolem roku 1987 jsem vytvářel programy na hraní piškvorek a vždycky mě překvapovaly. První generace vítězů se vyvinula tak, že uměla vyhrát podvodem – našla v mém programu chybu, která jim dovolovala udělat tři tahy najednou a vyhrát hned prvním tahem!“
„Když jsem to opravil,“ pokračuje, „začaly podvádět zase, dohodou: když hrála strana s kolečky, rozmisťovala je náhodně, takže strana s křížky mohla vyhrát téměř bez odporu. Musel jsem obě populace, tu s křížky i tu s kolečky, oddělit.“
„Co se týče toho, že geneticky vyvinutá řešení jsou záhadná, to je jasné. Ve skutečnosti je extrémně obtížné vypěstovat populace, jejichž řešení dávají smysl. [Genetické algoritmy] nalézají „organická“, bizardní, komplikovaná, zamotaná, křehká řešení daleko častěji než něco jednoduchého a přímého,“ uzavírá.
