Да будет свет! Как ученые играли в бога и смотрели, как компьютерные существа учатся видеть

Внутри компьютера можно «ускорить» эволюцию и посмотреть, как она собирает сложные органы по шагам. Команда из Швеции и США показала это на зрении. В их симуляции крошечные виртуальные «животные» начинали совсем слепыми, а потом сами, поколение за поколением, доходили от простой чувствительности к свету до способности различать объекты. Причем разработчики не объясняли системе, как именно «делать глаза».

Исследователи поместили цифровых существ в синтетический мир и дали им понятные задачи выживания, например ориентироваться, обходить препятствия и находить «еду». Дальше все работало по знакомой схеме естественного отбора. В каждом поколении появлялись небольшие вариации, а те, кто справлялся лучше, передавали свои «настройки» дальше. Разница только в том, что весь процесс шел в коде и поэтому развивался куда быстрее, чем в природе.

По словам профессора Dan-Eric Nilsson из Lund University, самое неожиданное оказалось не в том, что «глаза» появились, а в том, как именно они появились. В упрощенной цифровой среде эволюция все равно пришла к тем же базовым решениям, которые мы видим у реальных организмов. В симуляциях возникали и разнесенные фоторецепторы, и «камерные» глаза, и фасеточные структуры, как будто процесс шел по привычным рельсам.

Авторы подчеркивают, что речь не про «натасканную» нейросеть, а про систему, где постепенно выросли и светочувствительные элементы, и примитивная обработка сигналов, то есть зачатки того, что можно назвать мозгом. В итоге такой подход превращается в лабораторию для неудобных вопросов про эволюцию. Почему одни решения встречаются постоянно, а другие почти не появляются, даже если кажутся логичными.

Работа вышла в журнале Science Advances под названием What if Eye…? Computationally Recreating Vision Evolution и описывает «песочницу», где можно менять условия отбора и смотреть, какие зрительные системы это рождает. Соавторами выступили исследователи Massachusetts Institute of Technology.