Framsticks: Capture the Flag

Competition experiment

Plan prezentacjiCzyli o czym będziecie mogli usłyszeć..

1. Wprowadzenie w świat ewolucji 2. Czym jest koewolucja?

3. Capture The Flag1. Motywacje.

2. Idea.

3. Proponowane rozwiązania.

EwolucjaZłożoność w toku ewolucji

Na początku bardzo proste, teraz człowiek z miliardami komórek.

Spadek poniżej pewnego poziomu prostoty nie jest możliwy Zmiany ewolucyjne idą w kierunku wzrostu złożoności.

bakterie

jamochłony

rybygady człowiek

Czę

sto

ść

wys

tęp

ow

ania

złożoność

EwolucjaDobór stabilizujący – dobór kierunkowy

Przez większość historii ewolucyjnej dominuje dobór stabilizujący.

Czasem następuje

destabilizacja warunków

ekologicznych i zaczyna

działać dobór kierunkowy. prowadzi on do szybkich

zmian powstają nowe adaptacje,

czyli przystosowania.

SpecjacjaPowstawanie gatunków

Mechanizmy izolacyjne są niezbędne, by mówić o odrębnych gatunkach postzygotyczne prezygotyczne - partnerzy z innych

gatunków się nie akceptują

Efekt założyciela i dryf

genetyczny zapoczątkowują

dywergencję genetyczną w

stosunku do populacji macierzystej.

Mechanizmy izolacyjneJezioro Wiktorii – wymarzone jezioro Darwina

W ciągu 14 000 lat izolacji z jednego gatunku powstał rój 300 gatunków pielęgnic, zajmujących przeróżne nisze

ekologiczne. Główny mechanizm: dobór

płciowy przy ograniczonym

przepływie genów z powodu

zróżnicowania mikrosiedlisk. Podobne zjawisko w innych jeziorach afrykańskich,

w nieco dłuższym czasie

KoewolucjaDefinicja pojęcia

Współzależność przebiegu ewolucji dwóch (lub większej liczby) gatunków, w wyniku ich współdziałania (współistnienia) przez długie okresy.

Obustronna zmiana ewolucyjna w środowisku oddziaływującym na siebie.

KoewolucjaPrzykłady w naturze

Akacja i mrówki

KoewolucjaPrzykłady w naturze

Juka i ćmy

KoewolucjaPrzykłady w naturze

Zapylanie

KoewolucjaHipoteza Czerwonej Królowej

„Trzeba biec przez cały czas aby utrzymać się

w tym samym miejscu”.

Rozmnażanie płciowe jest sposobem

na obronę przed pasożytami. Następuje niekończący się w czasie

„wyścig zbrojeń”. Teoretycznie stoimy w miejscu.. Czy na pewno?

KoewolucjaHipoteza Czerwonej Królowej

Ewolucja ruchoma gatunek nadąża za ulepszeniami drugiego gatunku

tak, że żaden nie zyskuje przewagi.

Kurczenie się Gatunek pozostaje w tyle w ewolucji i wymiera na

rzecz przeciwnika.

Ekspansja Gatunek wypiera przeciwnika.

Ewolucja stacjonarna Oba gatunki ewoluują aż do osiągnięcia optimum, na

którym ewolucja zatrzymuje się.

KoewolucjaPatologie

Efekt Czerwonej Królowej Cykliczność

Ewoluowane stworzenie „zapomina” o swoich wcześniejszych zmianach i ponownie wkracza na zamkniętą już wcześniej ścieżkę ewolucji.

Rozluźnienie Ogromna przewaga jednej populacji nad drugą

powoduje zaprzestanie doskonalenia i tzw. dryft genetyczny.

Koewolucja antagonistycznaPrzykłady w naturze

Drapieżnik – ofiara

Puszcza Amazońska

Sztuczne życieEwolucja

Sztuczne życie dotyczy analizowania rzeczywistych biologicznych organizmów na drodze tworzenia i studiowania stworzeń wirtualnych.

Eleganckie, matematyczne, często proste modele, często wykorzystywane do rozważań teoretycznych albo do walidacji hipotez biologicznych.

Framsticks: Capture The FlagMotywacje

EINSTein

Framsticks: Capture The FlagMotywacje

Quake CTF

Framstick: Capture The FlagIdea

Koewolucja dwóch stworzeń, rywalizujących w trójwymiarowym świecie.

Pary stworzeń stają do pojedynków „jeden na jeden”

Rywalizacja pomiędzy dwoma drużynami Gatunkami

W każdej turze walka wybranej dwójki.

Framstick: Capture The FlagIdea

Celem jest zdobycie flagi przeciwnika. Zwycięzca otrzymuje większy fitness score,

dzięki czemu może przeżyć i rozmnażać się. W czasie ewoluowania rywalizujących

populacji można zaobserwować interesujące zachowania.

Framsticks: Capture The FlagStrategie zwycięstwa

Szybkość Stworzenie ewoluuje w celu wyminięcia rywala po

drodze Kontr-strategia- czekanie przy fladze i…

Walka Dążenie do konfrontacji, zabicie przeciwnika Kontr-strategia – uzupełnianie energii i …

Wyczerpanie przeciwnika Ciągłe zdobywanie jedzenia i przez to uzupełnianie

energii straconej w walce, bądź przez ruch

Framsticks: Capture The FlagKwestia energii

Na start - określony poziom energii Każdy ruch powoduje stratę (metabolizm)

Optymalizacja ruchu, „przemyślane” posunięcia Aby rywalizować potrzebują energii

Odżywianie Walka

Framstick: Capture The FlagIdea

Stworzenie wzorcowego genotypu dla obu gatunków.

Tworzymy populację. Celem krótkofalowym - zdobyć flagę

przeciwnika. Celem długofalowym – dominacja jednego

gatunku nad drugim.

Framsticks: Capture The FlagGatunki

Liczba rywalizujących gatunków jest stała = 2

Gatunki są od siebie odseparowane (mechanizm izolacyjny)

Pojedynczy gatunek ewoluowałby w izolacji, nie wniosłoby to nic nowego, poza samodoskonaleniem.

Ilość genotypów w populacji inicjowana jest na początku eksperymentu.

Dobór kierunkowy W naturze zasady selekcji i reprodukcji wynikają z

warunków życia osobnika, tu są sztywno ustalone.

Framsticks: Capture The FlagNatura vs. Sztuczne życie

Zależności pomiędzy ewoluującymi gatunkami bardzo silne.

W naturze miara przystosowania nie jest stała /zmienne

środowisko/ Bez konkretnego celu

Symulacja obserwacja ewolucji /ustalone środowisko/ Funkcja przystosowania, do której dąży –

predefiniowana.

Framsticks: Capture The FlagRywalizacja

Ring Kwadrat umieszczony w środku świata Stworzenia umieszczone w przeciwległych

narożnikach. Jeden z nich obrócony o 180 stopni. Pole startowe (nieprzekraczalna linia)

Ewoluuje „fizyka” i „psychika” Obliczenie fitness

Odległość od flagi przeciwnika Odległość przeciwnika od naszej flagi

Framsticks: Capture The FlagFitness score

fitnessR = 1.0 + (dB–dR)/(dB+dR)

dR – odległość „czerwonego” od flagi „niebieskiej”

dB – odległość „niebieskiego” od flagi „czerwonej”

fitnessR <0.0 ; 2.0>

Framsticks: Capture The FlagRywalizacja

„Jeden na jeden” – jakie pary? Każdy z każdym

(n2 – n)/2 Nieskuteczne dla dużych populacji

Jeden z jednym n/2 Mocno zależny od tego, jaki przeciwnik się trafi

Losowo przeciwko kilku

Framsticks: Capture The FlagI to by było na tyle..

Dziękuję za uwagę