Langtonin silmukka

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Langtonin silmukka on jakautunut kahtia, ja alkuperäinen silmukka ja jälkeläinen ovat alkaneet tuottaa uusia jälkeläisiä.

Langtonin silmukka on biologi Christopher Langtonin kehittämä soluautomaattijärjestelmä, jossa on neliömäisiä hieman numeroa 9 muistuttavia silmukan muotoisia geenejä, jotka kiertävät kehää, ja joita ympäröi putkimainen suojakuori.

Nämä silmukat voivat synnyttää uusia silmukoita jakautumalla[1], niin kuin elävät solutkin tekevät. Langtonin silmukka ei Life-pelin olioiden tavoin "synny tyhjästä" sisäisten sääntöjen pohjalta, vaikka langtonin silmukoita onkin kyetty tuottamaan hieman yksinkertaisemmista langtonin silmukoista.

Langtonin silmukat pohjautuvat John von Neumann ja Edgar F. Coddin esittämien systeemien yksinkertaistamiseen.

Kun Langtonin silmukka saa jatkaa rauhassa jakautumista, syntyy korallimainen "eliöyhteisö", jossa elävät, jakautuvat eliöt ympäröivät kuolleita eliöitä, samaan tapaan kuin koralliyhdyskunnassa. Silti Langtonin silmukka on eläviä olioita yksinkertaisempi. Siinä tapahtuvat prosessit eivät ole niin mutkikkaita kuin mitä elävissä soluissa tapahtuu.

Langtonin silmukan osat ja signaalit[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Langhtonin silmukka. Siinä on silmukan rakennusohje, geeni, joka virtaa suojakuoren sisällä. Tässä silmukka on alkanut jakautua.

Langhtonin silmukka-ohjelman lähtötilanne on tavallisimmin yksi valmis silmukka, jossa on kuusi "suoraan eteenpäin -geeniä" jota merkitään luvulla "7", ja kaksi "käännös vasemmalle" -geeniä, jotka merkitään numerolla 4. Lisäksi geenirakenteessa näkyy sidoslankaa ja tyhjää tilaa. 2 on putki, joka ympäröi geeniä.

Langtonin silmukan lähtörakenne kuvattuna numeroilla:


  2 2 2 2 2 2 2 2
2 1 7 0 1 4 0 1 4 2
2 0 2 2 2 2 2 2 0 2
2 7 2         2 1 2
2 1 2         2 1 2
2 0 2         2 1 2
2 7 2         2 1 2
2 1 2 2 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2
2 0 7 1 0 7 1 0 7 1 1 1 1 1
  2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2


Tyypillinen Langhtonin silmukan geenirakenne on näin ollen "111117017017017017017014014011111".

Langtonin silmukkasysteemin perusyksikkö on solu, joita on neliömäisenä ruudukkona. Solulla voi olla 8 tilaa, jotka kuvataan tavallisimmin eri väreillä[2] Tämä on eräs lukuista käytetyistä väreistä

  • 0 musta tausta
  • 1 punainen: lanka. geenisilmukan pohjarakenne
  • 2 sininen: geenisilmukkaa ympäröivä kuori, "putki", 2 ja 1 voivat olla toisin päin
  • 3 violetti?: käännös vasemmalle, ankkuri, idun loppu
  • 4 keltainen: vasemmalle kasvava geeni, uuden idun alku, idun kasvu
  • 5 turkoosi?: uuden idun aloituspiste
  • 6 ?: "vanhemman" ja "lapsen" välisen yhteyden katkaisu
  • 7 vihreä: geeni, suoraan eteenpäin
  • 8 harmaa?: silmukan hajottaminen

Kehittyneempiä silmukoita[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Evoloop on Langhtonin silmukka, joka vuorovaikuttaa ympäristönsä kanssa ja muuntuu mutaation kautta. Silloin eri kokoiset evoloopit kilpailevat keskenään elintilasta, ja monesti vähiten resursseja kuluttavat pienet evoloopit voittavat.

Langtonin silmukoista on kehitetty eteenpäin kehittyneempiä, paremmin kuvaavia versioita, joita muun muassa japanilaiset ahkerasti tutkivat.

Evoloop[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Hiroki Sayaman kehittämä Langtonin silmukan muunnelma "evoloop" kykenee vuorovaikuttamaan ympäristön kanssa ja kehittymään evoluution kautta.

Monesti evolooppeja ajava kone luo tilanteen, jossa kilpaillaan elintilasta, ja useimmiten pienimmät evoloopit menestyvät parhaiten[3], koska kuluttavat vähiten ympäristöä. Joskus evoloopit törmäävät toisiinsa, ja tapahtuu geenien vaihtoa niin kuin bakteerien konjugaatiossa.

SDSR[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

SDSR (engl. Structurally Dissolvable Self-Reproducing) eli Langtonin silmukkaa muistuttava rakenteisesti hajautuva itsejäljentävä soluautomaattisilmukka kuolee eli hajoaa joissain tilanteissa, mikä vastaa enemmän luonnollista tilannetta.

SDSR Evoloop[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

SDSR Evoloop muistuttaa vielä enemmän luonnollista ekosysteemiä, koska sen eliöt voivat kuolla, vuorovaikuttaa ympäristönsä kanssa ja kehittyä evoluution kautta. Näillä on havainnollistettu muun muassa Langtonin silmukkamaisten evolooppien synty satunnaisista putkien ympäröimistä geeneistä, jotka törmäilevät toisiinsa.

Katso myös[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. Claus Emmeche, Tekoelämä, ISBN 951-884-162-4, Art House, sivu 66 ja sivu 67, kuva 3.3
  2. Antony, Gavidia, Salzberg: Self-Reproducing Cellular Automata: Introducing Memory in Evoloops Universiteit van Amsterdam 2002
  3. Evocell philipp.tiefenbacher, kybernet.org (esitelmäkalvot)

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]