खेल "जीवन" और प्राकृतिक चयन के मॉडलिंग

मैं पिछले हफ्ते अस्पताल में पड़ा था। और लॉबी में दादाजी के साथ चर्चा करने के बाद से सेब के लिए नुस्खा गोभी में भिगोया गया, और बाढ़ मैदानी क्षेत्रों में पोकोरो में चलना कितना अच्छा था - कोई विशेष इच्छा नहीं थी, मुझे अपने लिए मनोरंजन के साथ आना पड़ा।

मैंने खेल "लाइफ" के बारे में सोचा था, जो कि इतना लंबे समय पहले नहीं था। मुझे लगता है कि दुर्भाग्यपूर्ण कोशिकाओं के लिए खेद है जो अकेले रहते हैं और मरते हैं, यह केवल प्रारंभिक परिस्थितियों पर निर्भर करता है, और अपने अस्तित्व के लिए कुछ भी नहीं कर सकता है। नतीजतन, मैं खेल के नियमों के लिए एक विस्तार के साथ आया, जिसके साथ आप न केवल आबादी के आकार में बदलाव का अनुकरण कर सकते हैं, बल्कि इसके भीतर प्राकृतिक चयन भी कर सकते हैं।

सबसे अधीर तुरंत देख सकता है कि क्या हुआ था, और मैं कहानी के लिए कट के तहत बाकी पूछता हूं।


बस मामले में, मैं क्लासिक "लाइफ" के नियमों को याद करता हूं।

एक "ब्रह्मांड" है, जिसे एक वर्ग के रूप में प्रस्तुत किया गया है, जिसे चौकोर क्षेत्रों में विभाजित किया गया है। क्षेत्र खाली हो सकता है, या कोई कक्ष उस पर रह सकता है। खेल के प्रत्येक "दिन", कोशिकाओं की एक नई पीढ़ी की गणना निम्नलिखित नियमों के अनुसार की जाती है:

• एक खाली मैदान पर, जिसके ठीक बगल में 3 जीवित कोशिकाएँ, एक नई कोशिका का जन्म होता है;
• यदि जीवित सेल में 2 या 3 जीवित पड़ोसी हैं, तो यह सेल जीवित रहना जारी रखता है;
• यदि 2 से कम या 3 से अधिक पड़ोसी हैं, तो सेल मर जाता है ("अकेलेपन" से या "ओवरपॉपुलेशन" से क्रमशः)।

ब्रह्मांड "टॉरॉयडल" है: यदि आप इसके दाहिने किनारे से परे जाते हैं, तो आप अपने आप को बाईं ओर, ऊपर और नीचे के समान पाएंगे।

कोशिकाओं को जीवन के लिए लड़ने का अवसर देने के लिए, मैंने अतिरिक्त नियम पेश किए।

नई पीढ़ी की गणना करने से पहले, प्रत्येक कोशिका एक ऐसी स्थिति खोजने की कोशिश करती है जो आसपास के मुक्त क्षेत्रों के बीच अपनी राय में अधिक आकर्षक होती है और उसमें चलती है। क्षेत्र का आकर्षण पड़ोसियों की संख्या पर निर्भर करता है और सेल के जीनोम द्वारा निर्धारित किया जाता है, जिसमें यह दर्ज किया जाता है कि यह कितने पड़ोसियों को आरामदायक मानता है।

जीनोम को 9 जीन संख्याओं की एक सरणी द्वारा दर्शाया गया है, जिनमें से प्रत्येक मान 0 (जीन चुप है) या 1 (जीन सक्रिय है) ले सकता है। पहला (शून्य तत्व) 0 पड़ोसियों के साथ एक बिंदु के आकर्षण को निर्धारित करता है, दूसरा - 1 पड़ोसियों के साथ, और इसी तरह 8. तक। यदि जीन सक्रिय है, तो पड़ोसी की संबंधित संख्या के साथ क्षेत्र को सेल के लिए आकर्षक माना जाता है। यदि यह चुप है, तो सेल ऐसे बिंदु पर नहीं जाएगा।
उदाहरण के लिए, यदि सेल में जीनोम [0,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0] है, तो यह उस बिंदु पर जाने का प्रयास करेगा जिसमें 1 या 2 पड़ोसी हों। और अगर कोई नहीं है, तो वह यथावत रहेगा। समान आकर्षण वाले बिंदुओं से, एक यादृच्छिक एक चुना जाता है।

जीन कोशिकाओं के रंग में परिलक्षित होता है। सेल जितना लाल होगा, उतना ही उसे अकेलापन पसंद आएगा। वह जितना नीला होगा, वह कंपनी से उतना ही प्यार करेगा। अधिक हरा, यह "सुनहरे मतलब" के करीब है - 2 या 3 पड़ोसियों की प्राथमिकता।

जब एक नया सेल पैदा होता है, तो यह अपने पड़ोसियों में से 3 के समान ही जीनोम प्राप्त करता है, जो पिछले आया था ("जिसने आखिरी बार संयोजन पूरा किया, वह और पिताजी")।

कोशिकाओं का क्रम यादृच्छिक है।

उसी समय, क्लासिक कॉनवे का गेम ऑफ लाइफ अंतिम मामला है जब सभी कोशिकाओं में जीनोम [0,0,0,0,0,0,0,0,0,0] होता है।

जिसके बाद मैंने इस पूरे विचार को जावास्क्रिप्ट में लागू किया। तुलना के लिए, गणना दो "ब्रह्मांड" के लिए तुरंत की जाती है। बाईं ओर - मेरे नियमों के अनुसार, दाईं ओर - कॉनवे के शास्त्रीय नियमों के अनुसार। लॉन्च के समय, ब्रह्मांडों को अनियमित रूप से भरा जाता है। आप शुरू में आकार, कोशिकाओं की संख्या और जीन की संख्या को समायोजित कर सकते हैं जो प्रत्येक कोशिका में सक्रिय होंगे।
यदि आप सेल पर क्लिक करते हैं, तो नीचे आप इसके जीनोम को देख सकते हैं।

मैंने आपको तुरंत चेतावनी दी है कि मैंने केवल Google Chrome में एक छोटी नेटबुक स्क्रीन पर परीक्षण किया है, जो अस्पताल के बिस्तर पर पड़ी है, इसलिए कीड़े केवल संभव नहीं हैं, लेकिन वे निश्चित रूप से होंगे।

यहां एक उदाहरण है कि 2 सक्रिय जीन वाले कोशिकाओं की आबादी आमतौर पर कैसे विकसित होती है।
पहले, हमारे पास कई प्रकार के जीनोम हैं। "ब्लू" सेल आसान हो जाता है (इसके लिए 4 में से 4 जीन जिम्मेदार हैं), इसलिए नीला रंग प्रबल होता है।

पहले "गलत" हैं - लाल वाले, फिर "दोस्ताना" नीले वाले, 3 समूह बने हुए हैं, जिनमें से प्रत्येक में उपयोगी जीन हैं।
[0,0,1,1,0,0,0,0,0]
[0,0,0,1,0,0,0,1,0]
[1,0,0,1,0,0,0,0,0]

लेकिन लेट्यूस में 2 उपयोगी जीन होते हैं, और बाकी में एक-एक होता है, इसलिए अंत में वे जीतते हैं, सभी स्थान को भरते हैं।
कॉनवे ब्रह्मांड में, इस समय तक, आबादी बहुत पतली हो गई थी, और स्थिर द्वीपों का गठन हुआ था।


जो मुझे देखने की उम्मीद थी, और जो वास्तव में हुआ।

कोशिकाएं जो "जीवन के नियमों को समझती हैं" और 2 या 3 पड़ोसियों के साथ एक स्थान पर कब्जा करने का प्रयास करती हैं, जाहिर है, उनके समकक्षों की तुलना में एक फायदा और तेजी से होना चाहिए, जो जीन के साथ कम भाग्यशाली हैं। लेकिन अंत में, ओवरपॉपुलेशन के कारण, संख्याओं का एक निश्चित संतुलन उत्पन्न होना चाहिए था। मैं उम्मीद कर रहा था कि क्लासिक लाइफ की तरह, स्थिर ज्यामितीय या आनुवंशिक संयोजन बाहर खड़ा होगा, और शायद विभिन्न जीनों के साथ कोशिकाओं के सहजीवन का निरीक्षण करना संभव होगा।

वास्तविकता सरल हो गई।

जनसंख्या या तो सीमा तक बढ़ती है और कुछ अर्ध-स्थिर आबादी में रुक जाती है, या मर जाती है। यह निर्भर करता है, सबसे पहले, शुरुआत में कोशिकाओं की संख्या पर (बहुत अकेलेपन से मर जाते हैं, बहुत ज्यादा ओवरपॉलेशन से) और सक्रिय जीन की संख्या, जो नीचे वर्णित है।

जब जनसंख्या मर जाती है, तो छोटे स्थिर आंकड़े बने रह सकते हैं, जैसे कि शास्त्रीय जीवन में। लेकिन केवल सबसे सरल और, एक नियम के रूप में, एक ही जीनोम के साथ: उनके 4 पड़ोसी कोशिकाओं के वर्ग, "फ्लैशर्स"। एक बार मैंने विभिन्न जीनोम की कोशिकाओं से एक आकृति देखी, लेकिन यह भी स्थिर और छोटी थी। मुझे लगता है कि यह कोशिकाओं की गति की दिशा और क्रम को चुनने में यादृच्छिकता के तत्व के कारण है।

जितने अधिक जीन सक्रिय होते हैं, उतने ही "कचरा" जीनोम में जो कोशिका को गति की दिशा के बारे में गलत निर्णय लेने के लिए मजबूर करते हैं।
नाम 4 सक्रिय जीन, 2 coexisting आबादी काफी समय के लिए प्राप्त किया जा सकता है
[0,0,1,1,0,0,0,1,1]
[1,0,1,1,0,0,0,1,0]

8 सक्रिय जीन - जनसंख्या अध: पतन के कगार पर संतुलन बना रही है।

9 सक्रिय जीन - अफसोस, बहुत सारे। आबादी मर रही है।

यहाँ एक ऐसा मॉडल है। आप भी खेल सकते हैं: शायद आपके पास कुछ और दिलचस्प निष्कर्ष होंगे।

और क्या किया जा सकता है।
पहले तो मैंने सभी जीनों को शामिल करने के लिए सोचा, और उनके मूल्य को 0 से 9 तक कर दिया, जो क्षेत्र के आकर्षण का "परिमाण" निर्धारित करता है। लेकिन एक ही समय में, चयन के परिणाम इतने स्पष्ट नहीं हैं, यह निर्धारित करना मुश्किल है कि एक विशेष जीन क्यों जीता।
आप कोशिकाओं को उनके जीनोम में फेरबदल करके या न्यूक्लिएशन में पार करके भी उत्परिवर्तित कर सकते हैं। लेकिन, यह मुझे लगता है, मौजूदा नियमों के तहत, "हरा" अभी भी जीत जाएगा। क्या वास्तविक जीवन में, समय के साथ नियमों को बदलना संभव है ...;)