Minecraft ve vývojové biologii: pomůže vyvíjet umělé orgány?

Když skupina výzkumníků umělé inteligence začala používat Minecraft k simulaci buněčného růstu, byli překvapeni propracovaností struktur a začali tvořit.

Jejich cílem bylo vybudovat složité struktury Minecraftu tak, že se každý blok naučí komunikovat s těmi, které ho obklopují, a napodobit tím, jak se lidské tělo vyvíjí z jediné buňky v procesu zvaném morfogeneze. Tento model fungoval ještě lépe, než předpokládali, a jeden blok se rozrůstal přesně do takových objektů, jaké se cvičil vytvářet. Kromě chrámu v džungli systém vytvářel perfektních hrady, stylových bytů, a dokonce i housenku, která se po rozpůlení zregeneruje.

Sebastian Risi, výzkumník umělé inteligence na IT University Copenhagen, uvedl, že tato práce by mohla být základem pro další ambiciózní projekty, včetně verze Minecraftu, který simuluje evoluci. Výzkum prováděl spolu se svými kolegy z ITU Kodaň Shyamem Sudhakaranem, Djordjem Grbicem, Siyan Li a Eliasem Najarro, Adamem Katonou z univerzity v Yorku a s Claire Glanois ze Shanghai Jiao Tong univerzity.

„Základní komponenty už máme,“ uvedl Risi. „Jde jen o to, přijít na to, jak je všechny propojit.“

Hra života

Základní koncept projektu Minecraft, zvaný buněčná automatizace, existuje už od 40. let. Jde o myšlenku, že buňky v systému mohou žít, umírat nebo se rozmnožovat podle souboru pravidel. Pravděpodobně nejznámějším příkladem je Hra života Johna Conwaye, která pochází z roku 1970.

V těchto raných systémech museli výzkumníci naprogramovat pravidla sami, což je proces, který se s tím, jak se systémy stávají složitějšími, nakonec stává nepraktickým.

Nová simulace Minecraftu funguje jinak. Místo ručního kódování pravidel používali vědci neuronové sítě ke trénovali jednotlivých buňek v tom, jak by měl vypadat soubor dokončených struktur. Každá buňka zjistí, jakým typem bloku Minecraft se má stát, když se podívá na buňky kolem sebe, a pak tuto informaci předá svým sousedním buňkám, aby následně mohly přijít na to, čím se stát. „Řekli jsme mu jen to, co musí růst, ale neřekli jsme mu, jak přesně musí růst,“ řekl Risi.

Tento typ mezibuněčné komunikace zhruba přibližuje způsob, jakým lidské buňky spolupracují, což je podle Risiho právě to, co činí výzkum vzrušující. Přesný jazyk, kterým naše buňky komunikují, je stále do jisté míry záhadou; Risi doufá, že vizualizací zpráv, které každá buňka vysílá – což výzkumníci doufají, že se jim v budoucnu podaří – pomohou biologům lépe porozumět fungování těla.

„V přírodě je náročné ty věci studovat, protože je těžké extrahovat přesně ty zprávy, které si buňky předávají,“uvedl Risi. „Myslíme si, že bychom mohli získat nějaké poznatky o povaze toho, co buňky potřebují poslat, aby se mohly samy seskupit.“

K čemu to je?

I když tento projekt neodhalí tajemství lidského těla, stále může vést k dalším zajímavým aplikacím.

Jednak by to mohlo vytvořit nové možnosti pro Minecraft jako hru. Můžete si představit herní svět se strukturami, které se vám samy sestaví před očima, nebo které se samy zregenerují po zničení. Možná by se také hráči mohli zapojit do procesu tvorby tím, že začnou budovat strukturu a pak nechají buněčnou automatizaci převzít kontrolu.

Abychom zašli ještě o krok dál, Risi věří, že by Minecraft mohl simulovat evoluci se strukturami, které nejen dorůstají, ale přizpůsobují se, aby se staly odolnějšími. Protože sebereplikace je základní složkou evoluce, Risi věří, že základy jsou již položeny.

Risi se odvolává na „housenkový“ experiment: „Viděli jsme, že když housenkou rozpůlíme, dostaneme další housenku. Teď musíme přijít na to, jak vybudovat evoluční smyčku, aby se z této housenky mohly vyvinout další organismy.“

Výzkumná práce přináší i některé divočejší nápady, třeba jak by nám další výzkum v Minecraftu mohl pomoci přijít na to, jak vytvořit lepší umělé orgány nebo budovy v reálném světě, které se samy opraví. Risi uznává, že to zní jako sci-fi, ale výzkumníci to myslí vážně, když se učí z procesů virtuálního světa a tyto poznatky, přenášejí do toho skutečného.

Zdroj: Fastcompany.com

Total
1
Shares
Další články