الحياة الاصطناعية

الحياة الاصطناعية ، أو اختصارًا ALife ، هي مجال دراسي يدرس فيه الباحثون الأنظمة المرتبطة بالحياة الطبيعية ، وعملياتها، وتطورها، من خلال استخدام المحاكاة باستخدام نماذج الحاسوب ، والروبوتات ، والكيمياء الحيوية . ^{[ 1 ] [ 2 ]} وقد أطلق هذا الاسم على هذا التخصص كريستوفر لانغتون ، عالم الحاسوب الأمريكي ، عام 1986. ^{[ 3 ]} وفي عام 1987، نظم لانغتون أول مؤتمر في هذا المجال في لوس ألاموس، نيو مكسيكو . ^{[ 4 ]} وهناك ثلاثة أنواع رئيسية من الحياة الاصطناعية، ^{[ 5 ]} سُميت نسبةً إلى مناهجها: الحياة المرنة ، ^{[ 6 ]} نسبةً إلى البرمجيات ؛ والحياة الصلبة ، ^{[ 7 ]} نسبةً إلى الأجهزة ؛ والحياة الرطبة ، نسبةً إلى الكيمياء الحيوية. يدرس باحثو الحياة الاصطناعية علم الأحياء التقليدي من خلال محاولة محاكاة جوانب من الظواهر البيولوجية. ^{[ 8 ] [ 9 ]}

يدرس علم الحياة الاصطناعية العمليات الأساسية للأنظمة الحية في بيئات اصطناعية بهدف فهم أعمق لمعالجة المعلومات المعقدة التي تُعرّف هذه الأنظمة. وتشمل هذه المواضيع نطاقًا واسعًا، ولكنها غالبًا ما تتضمن ديناميكيات التطور ، والخصائص الناشئة للأنظمة الجماعية، والمحاكاة الحيوية ، بالإضافة إلى قضايا ذات صلة بفلسفة طبيعة الحياة واستخدام خصائص شبيهة بالحياة في الأعمال الفنية. ^{[ 5 ]}

تختلف فلسفة نمذجة الحياة الاصطناعية اختلافاً كبيراً عن النمذجة التقليدية، إذ لا تقتصر على دراسة "الحياة كما نعرفها" فحسب، بل تشمل أيضاً دراسة "الحياة كما يمكن أن تكون". ^{[ 10 ]}

يركز النموذج التقليدي للنظام البيولوجي على رصد أهم خصائصه. في المقابل، يسعى نهج نمذجة الحياة الاصطناعية عمومًا إلى فهم أبسط المبادئ العامة التي تقوم عليها الحياة وتطبيقها في محاكاة. ومن ثم، تتيح هذه المحاكاة إمكانية تحليل أنظمة جديدة ومختلفة تحاكي الحياة.

اقترح فلاديمير جورجيفيتش ريدكو تعميم هذا التمييز ليشمل نمذجة أي عملية، مما أدى إلى التمييز الأكثر عمومية بين "العمليات كما نعرفها" و"العمليات كما يمكن أن تكون". ^{[ 11 ]}

في الوقت الراهن، لا يعتبر التعريف المتعارف عليه للحياة أيًا من عمليات المحاكاة أو البرامج الحالية للحياة الاصطناعية كائنات حية، ولا تشكل جزءًا من العملية التطورية لأي نظام بيئي . ومع ذلك، فقد ظهرت آراء مختلفة حول إمكانات الحياة الاصطناعية.

• ينصّ موقف الذكاء الاصطناعي القوي ( انظر: الذكاء الاصطناعي القوي ) على أن "الحياة عملية يمكن تجريدها من أي وسيط محدد" (جون فون نيومان). ^{[ 12 ]} يستند هذا الرأي إلى أعمال فون نيومان حول الأوتوماتا الخلوية والمُنشئات الشاملة ، والتي أثبتت إمكانية تحقيق التكاثر الذاتي بواسطة الآلات القائمة على المنطق بغض النظر عن بنيتها المادية. والجدير بالذكر أن توم راي صرّح بأن برنامجه "تييرا" لا يُحاكي الحياة في الحاسوب، بل يُركّبها. ^{[ 13 ]}
• ينفي موقف "الحياة الاصطناعية" الضعيف إمكانية توليد "عملية حيوية" خارج المحلول الكيميائي. وبدلاً من ذلك، يحاول باحثوه محاكاة العمليات الحيوية لفهم الآليات الكامنة وراء الظواهر البيولوجية.

يُعدّ تحقيق التطور المفتوح (OEE) هدفًا محوريًا في فلسفة ونمذجة الحياة الاصطناعية . ويشير هذا المصطلح إلى قدرة النظام على إنتاج سلوكيات أو كيانات جديدة ومعقدة وقابلة للتكيف باستمرار دون الوصول إلى حالة توازن مستقرة أو نقطة نهاية محددة مسبقًا. ^{[ 14 ]} ويرى الباحثون أن التطور المفتوح سمة مميزة للحياة الطبيعية لم تتمكن الأنظمة الاصطناعية الحالية من محاكاتها بالكامل بعد. ^{[ 15 ]}

تتكون الحياة الاصطناعية القائمة على الأجهزة بشكل أساسي من الروبوتات ، أي الآلات الموجهة تلقائيًا والقادرة على أداء المهام بمفردها.

تُدرس الحياة القائمة على الكيمياء الحيوية في مجال البيولوجيا التركيبية ، وتشمل أبحاثًا مثل ابتكار الحمض النووي الاصطناعي . يُعد مصطلح "الرطب" امتدادًا لمصطلح " البرمجيات الرطبة ". وتركز الجهود المبذولة في مجال الحياة الاصطناعية "الرطبة" على هندسة خلايا حية بسيطة من بكتيريا الميكوبلازما المختبرية، وعلى بناء أنظمة غير حية شبيهة بالخلايا الكيميائية الحيوية من الصفر.

في مايو 2019، أعلن الباحثون عن إنجاز جديد في ابتكار شكل جديد من أشكال الحياة الاصطناعية (ربما اصطناعية ) القابلة للحياة ، وهو نوع من بكتيريا الإشريكية القولونية ، وذلك عن طريق تقليل العدد الطبيعي للوحدات الوراثية البالغ 64 وحدة في الجينوم البكتيري إلى 59 وحدة بدلاً من ذلك، من أجل ترميز 20 حمضًا أمينيًا . ^{[ 18 ] [ 19 ]}

في عام 2020، أبلغ سام كريجمان ودوغلاس بلاكيستون عن ابتكار روبوت بيولوجي مدعوم بالذكاء الاصطناعي . ^{[ 20 ]}

في عام 2021، أعلن الفريق نفسه الذي طور روبوتات زينوبوتس عن إنجازٍ جديد: أول روبوتات بيولوجية قادرة على التكاثر الذاتي الحركي . على عكس التكاثر البيولوجي التقليدي (النمو/الولادة)، تقوم هذه الكائنات الاصطناعية بجمع الخلايا المتناثرة في بيئتها تلقائيًا لتكوين نسخ جديدة من نفسها، وهي عملية لم تُشاهد سابقًا إلا على المستوى الجزيئي. ^{[ 21 ]}

1. تُستخدم النمذجة القائمة على العوامل في الحياة الاصطناعية وغيرها من المجالات لاستكشاف الظهور في الأنظمة.
2. لطالما اعتمد الذكاء الاصطناعي على نهج من أعلى إلى أسفل ، بينما تعمل ALife عموماً من أسفل إلى أعلى. ^{[ 24 ]}
3. بدأ علم الكيمياء الاصطناعية كطريقة داخل مجتمع الحياة الاصطناعية لتجريد عمليات التفاعلات الكيميائية.
4. تُعدّ الخوارزميات التطورية تطبيقًا عمليًا لمبدأ الحياة الاصطناعية الضعيف، المُطبّق على مسائل التحسين . وقد صُمّمت العديد من خوارزميات التحسين التي تستوحي تقنياتها من مبدأ الحياة الاصطناعية أو تُحاكيها بشكلٍ كبير. ويكمن الاختلاف الرئيسي في تحديد لياقة الكائن الحي بشكلٍ صريح بناءً على قدرته على حلّ مشكلة ما، بدلًا من قدرته على إيجاد الطعام أو التكاثر أو تجنّب الموت. فيما يلي قائمة بالخوارزميات التطورية ذات الصلة الوثيقة بمبدأ الحياة الاصطناعية والمستخدمة فيه:
   • تحسين مستعمرة النمل
   • تحسين مستعمرات البكتيريا
   • الخوارزمية الجينية
   • البرمجة الجينية
   • ذكاء السرب
5. نظام متعدد العوامل - نظام متعدد العوامل هو نظام محوسب يتكون من عوامل ذكية متعددة تتفاعل داخل بيئة معينة.
6. يستخدم الفن التطوري تقنيات وأساليب من الحياة الاصطناعية لخلق أشكال فنية جديدة.
7. تستخدم الموسيقى التطورية تقنيات مماثلة، ولكنها تُطبق على الموسيقى بدلاً من الفنون البصرية.
8. تستخدم نظرية التكوين التلقائي للحياة وأصل الحياة أحيانًا منهجيات الحياة الاصطناعية أيضًا.
9. تُطبّق الحياة الاصطناعية الكمومية الخوارزميات الكمومية على أنظمة الحياة الاصطناعية.

حظيت الحياة الاصطناعية بتاريخ مثير للجدل. فقد انتقد جون ماينارد سميث بعض الأبحاث المتعلقة بالحياة الاصطناعية عام ١٩٩٤ واصفًا إياها بأنها "علمٌ مُجرّد من الحقائق". ^{[ ٢٥ ]} كما انتقد ماريو بونج فكرة الحياة الاصطناعية القوية في سياق نقده الأوسع للحوسبة . وكتب أن مؤيدي الحياة الاصطناعية القوية يغفلون، عن طريق الخطأ، التمييز بين المحاكاة والعملية التي تتم محاكاتها. ولم يكن لديه أي اعتراضات مماثلة على برنامج الحياة الاصطناعية الضعيفة. ^{[ ٢٦ ]}

• الجمعية الدولية للحياة الاصطناعية
• مجلة الحياة الاصطناعية ، في مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا
• مختبر الحياة الاصطناعية ، وهو مختبر بيئة افتراضية
• مشروع بيبيتس
• مجموعة الجينات