the intelligence of evolution can an intelligence create another intelligence more intelligent than...

22
THE INTELLIGENCE OF EVOLUTION Can an intelligence create another intelligence more intelligent than itself ? Proseminar: „Wege zur Künstlichen Intelligenz“ Vortrag vom 14.11.01 von Krzysztof Domanski und Simon Strecker

Upload: gerd-karlsen

Post on 05-Apr-2015

108 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

Page 1: THE INTELLIGENCE OF EVOLUTION Can an intelligence create another intelligence more intelligent than itself ? Proseminar: Wege zur Künstlichen Intelligenz

THE INTELLIGENCE OF EVOLUTION

Can an intelligence create another intelligence

more intelligent

than itself

?

Proseminar: „Wege zur Künstlichen Intelligenz“

Vortrag vom 14.11.01

von Krzysztof Domanski und Simon Strecker

Page 2: THE INTELLIGENCE OF EVOLUTION Can an intelligence create another intelligence more intelligent than itself ? Proseminar: Wege zur Künstlichen Intelligenz

-Einführung und Gliederung

-Crashkurs DNA

-Fehlerkorrektur

-DNA Computer

-Die Intelligenz der Evolution

-Enthropie

-Das entstehen komplexer Organe

-Weasel Applet

Gliederung

Page 3: THE INTELLIGENCE OF EVOLUTION Can an intelligence create another intelligence more intelligent than itself ? Proseminar: Wege zur Künstlichen Intelligenz

•Ein in sich gewundener Doppelstrang aus Phosphat und Zucker

•4 Basen

•Adenin, Thymin

•Cytosin, Guanin

•3 Buchstaben = 1 Wort =64

•Alle .35 Nanometer eine Base

•10 Basenpaare = 360 Grad

•6 Milliarden Basen??

DNA

Page 4: THE INTELLIGENCE OF EVOLUTION Can an intelligence create another intelligence more intelligent than itself ? Proseminar: Wege zur Künstlichen Intelligenz

DNA dient der Proteinsynthese

DNA wird aufgetrennt

An einem DNA Strang wird ein komplementärer Strang aufgebaut=m-RNA

Die m-RNA verlässt den Zellkern und wird von einem Ribosom gelesen.

Proteinsynthese

Page 5: THE INTELLIGENCE OF EVOLUTION Can an intelligence create another intelligence more intelligent than itself ? Proseminar: Wege zur Künstlichen Intelligenz

Durch Enzyme werden Aminosäuren an kurze RNA Sequenzen mit 3 Basen gekuppelt. Das entstandene Konstrukt heist t-RNA

Jede Sequenz ist zu einer Aminosäure kompatibel.

Im Ribosom werden die umherschwebenden t-RNA anhand ihres Basentriplets entlang des m-RNA Stranges angeordnet.

Dadurch entsteht eine Aminosäurekette, auch Protein genannt.

Page 6: THE INTELLIGENCE OF EVOLUTION Can an intelligence create another intelligence more intelligent than itself ? Proseminar: Wege zur Künstlichen Intelligenz

 TTT Phe TCT Ser TAT Tyr TGT Cys

TTC Phe TCC Ser TAC Tyr TGC Cys

TTA Leu TCA Ser TAA STOP TGA STOP

TTG Leu TCG Ser TAG STOP TGG Trp

CTT Leu CCT Pro CAT His CGT Arg

CTC Leu CCC Pro CAC His CGC Arg

CTA Leu CCA Pro CAA Gln CGA Arg

CTG Leu CCG Pro CAG Gln CGG Arg

ATT Ile ACT Thr AAT Asn AGT Ser

ATC Ile ACC Thr AAC Asn AGC Ser

ATA Ile ACA Thr AAA Lys AGA Arg

ATG Met ACG Thr AAG Lys AGG Arg

GTT Val GCT Ala GAT Asp GGT Gly

GTC Val GCC Ala GAC Asp GGC Gly

GTA Val GCA Ala GAA Glu GGA Gly

GTG Val GCG Ala GAG Glu GGG Gly

Proteine

Die kleinsten Proteine haben 10 Aminosäuren die größten ca 1000.

Bei einer Sequenz aus vier Aminosäuren gibt es bereits 160.000 Kombinationsmöglichkeiten.

Proteine steuern den Organismus

Nur 3% bis 5% der DNA kodieren Proteine

Page 7: THE INTELLIGENCE OF EVOLUTION Can an intelligence create another intelligence more intelligent than itself ? Proseminar: Wege zur Künstlichen Intelligenz

Duplikation der DNA zur Zellteilung

Ähnlich wie Transskription

DNA wird von einem Ende her aufgetrennt

Es bilden sich an beiden Strängen komplementäre Stränge

Am Ende liegen zwei komplette DNA Stränge vor. Beide bestehen aus einem alten und einem neu zusammengesetzten Strang

Dauer 8 Stunden

Fast fehlerfrei

Page 8: THE INTELLIGENCE OF EVOLUTION Can an intelligence create another intelligence more intelligent than itself ? Proseminar: Wege zur Künstlichen Intelligenz

Fehlerbehebung

Fehler durch:

-falschen Einbau einer Base

-Beschädigung eines DNA Stranges durch energiereiche Strahlung

-durch ChemikalienReparatur durch verschiedene Enzyme

Fehler die in der Regel erkannt und behoben werden:

Zwei nicht komplementäre Basen bilden ein Basenpaar.

Ein Strang weist eine Lücke auf.

Durch die Spiegelung ist die DNA mit einem RAID 1 System vergleichbar. Also der kompletten Spiegelung von einer Platte

Page 9: THE INTELLIGENCE OF EVOLUTION Can an intelligence create another intelligence more intelligent than itself ? Proseminar: Wege zur Künstlichen Intelligenz

DNA - Programme

Das Programmier in DNA

Page 10: THE INTELLIGENCE OF EVOLUTION Can an intelligence create another intelligence more intelligent than itself ? Proseminar: Wege zur Künstlichen Intelligenz

Ungeachtet ihrer respektablen Komplexität, haben biologische und mathematische Operationen gleiche Eigenschaften:

Die sehr komplizierte Struktur einer lebenden Kreatur ist das Ergebnis angewendeten simplen Operationen von startendenInformationen kodiert in a DNA Sequenz .

Das Ergebnis f(w) einer angewandeten, addierbaren Funktion auf ein Argument w kann man erhalten durch das Addieren einer Kombination von simplen Basis Funktionen zu w.

Aus diesen Gründen kann man die DNS zum kodieren vonsimplen mathematischen Funktionen verwenden.

Page 11: THE INTELLIGENCE OF EVOLUTION Can an intelligence create another intelligence more intelligent than itself ? Proseminar: Wege zur Künstlichen Intelligenz

O

1

Bei einen binären Rechner haben wir zwei Zustände: {0,1}

CT

GA

Bei einen DNS ComputerHaben wir vier Zustände:{A,T,C,G}

Das Bedeutet aber nicht das die vier Zustände alle ineinanderübergehen können, sondern das wir die Möglichkeit haben etwas anders zu Speichern und zu Programmieren.

Page 12: THE INTELLIGENCE OF EVOLUTION Can an intelligence create another intelligence more intelligent than itself ? Proseminar: Wege zur Künstlichen Intelligenz

Figur eins zeigt uns ein Diagramm des Problems des Handelsreisenden.

Das Ziel ist es einen Weg zu finden von Start bis zum Ende, gehend nur einmal durch jeden Punkt. Dieses Problem ist schwer für konventionale Computer, weil sie jeden Weg einzeln bearbeiten müssen.

Die konventionale Computer sind gut in Mathe, aberzeigen bei „key-into-lock“ Problemen Schwächen. Die DNA Computer lösen solche Probleme sehr gut, aber sind viel langsamer bei der Multiplikation.

Page 13: THE INTELLIGENCE OF EVOLUTION Can an intelligence create another intelligence more intelligent than itself ? Proseminar: Wege zur Künstlichen Intelligenz

Die Lösung des Problems ist der folgendeAlgorithmus (gilt für alle Computer):

Generiere zufällige Wege durch den Graphen.Behalte nur die Graphen mit den grünen Start und einem roten Ende. Behalte nur die Graphen mit den sieben Städten.Behalte nur die Graphen welche durch jeden Punkt nur einmal laufen.

Diese Aufgabe ist nicht besonders Schwer selbst die konventionalen Computer haben da bei sieben Städten noch keine Probleme.Aber bei 1000 Städten wird es anders, da haben selbst dieSuperrechner schon große Probleme.

Page 14: THE INTELLIGENCE OF EVOLUTION Can an intelligence create another intelligence more intelligent than itself ? Proseminar: Wege zur Künstlichen Intelligenz

Schritt 1: Erschaffe eine einmalige DNS Sequenz für jede Stadt, aus den vier Aminosäuren. A = Adenin T = Thymin C = Cytosin G = Guanin

Erschaffe für jeden Weg z. b.: von A nach B, eine passende Sequenz mit der Hälfte von Stadt A und der Hälfte von B.

Page 15: THE INTELLIGENCE OF EVOLUTION Can an intelligence create another intelligence more intelligent than itself ? Proseminar: Wege zur Künstlichen Intelligenz

Schritt 2: Die DNS verbindet sich in allen möglichen Kombinationen. Was bleibt ist: man muss die richtige Antworten aus den allen Kombinationen aus zu sieben.Schritt 3: Das separieren von den DNS Stücken die Sieben Städte lang sind erfolgt durch das Gewicht der DNS Stücke. Schritt 4: Durch Magneten werden die DNS Stücke, die nacheinander durch alle Städte gehen festgehalten. Während alle anderen weggewaschen werden.

Schritt 5: Alles was übrig bleibt sind die Lösungen, welche den Weg von A, B, C, D, E, F, G beschreiben.

Page 16: THE INTELLIGENCE OF EVOLUTION Can an intelligence create another intelligence more intelligent than itself ? Proseminar: Wege zur Künstlichen Intelligenz

Die Entropie...

...ist das Maß der Unordnung innerhalb eines Systems.

Wir kennen 4.Artenvon Systemen in der Thermodynamik.

- Isolierte System

- Adiabatische System

- Geschlossene System

- Offene System

Page 17: THE INTELLIGENCE OF EVOLUTION Can an intelligence create another intelligence more intelligent than itself ? Proseminar: Wege zur Künstlichen Intelligenz

In der Natur sind entropiereiche, ungeordnete Zustände wahrscheinlicher

als entropiearme, geordnete.

Ein geordnetes System geht recht schnell wieder in einen ungeordneten Zustand über, während ein ungeordnetes System nie spontan in ein geordnetes übergeht.

Geordnete Zustände gehen sehr leicht in ungeordnete über, der umgekehrte Weg erfordert Energie

Page 18: THE INTELLIGENCE OF EVOLUTION Can an intelligence create another intelligence more intelligent than itself ? Proseminar: Wege zur Künstlichen Intelligenz

Ein geordneter Zustand ist meistens künstlich und wurde erzeugt unter Aufwand von Energie.

Energie U ist diegesamte Energie ineinen gesch. System

Energie dU ist dieerforderliche Energieum ein geordnetenZustand zu erzeugen.

dU

U

dU

Energie

Page 19: THE INTELLIGENCE OF EVOLUTION Can an intelligence create another intelligence more intelligent than itself ? Proseminar: Wege zur Künstlichen Intelligenz

Lebewesen stellen hochgeordnete Gebilde dar, die eigentlich im Laufe der Zeit zu Asche zerfallen müssten. Warum existieren Lebewesen trotzdem?

Weil sie ständig Energie (Nahrung, Sonnenlicht) zuführen,um den Zustand der geringen Entropie aufrecht zu erhalten. Außerdem geben Lebewesen überschüssige Entropie an die Umwelt ab: Tiere nehmen entropiearme Nährstoffe wie Glucose auf und stellen daraus entropiereiche Produkte wie Kohlendioxid und Wasserdampf her. Bsp: An heterotrophen

Lebensformen ( Tiere ).

Page 20: THE INTELLIGENCE OF EVOLUTION Can an intelligence create another intelligence more intelligent than itself ? Proseminar: Wege zur Künstlichen Intelligenz

Wie groß wird die Wahrscheinlichkeit sein, beim Würfeln mit drei Würfeln spontan einen geordneten Zustand herzustellen, z.B. drei Sechsen oder drei Vieren zu würfeln?

Die Wahrscheinlichkeit, mit drei Würfeln drei Sechsen zu werfen,ist dann 1/6 * 1/6 * 1/6 = 1/216.Wir halten also fest: Die Wahrscheinlichkeit, dass aus Unordnung spontan Ordnung entsteht, ist äußerst gering.Entsprechend groß ist die Wahrscheinlichkeit, beim Würfeln nichtdrei Sechsen gleichzeitig zu werfen: 1 - 1/216 = 215/216.

Also:Zustand geringer Entropie = unwahrscheinlicher ZustandZustand hoher Entropie = wahrscheinlicher Zustand.

Page 21: THE INTELLIGENCE OF EVOLUTION Can an intelligence create another intelligence more intelligent than itself ? Proseminar: Wege zur Künstlichen Intelligenz

EvolutionProblem: Entstehung komplexer Organe

Standard Beispiel: Auge

Dawkins: The blind Watchmaker

Unterschiedliche Ansichten1.  Could the human eye have arisen directly from something slightly different from itself, something that we may call X?

2.  Is there a continuous series of Xs connecting the modern human eye to a state with no eye at all?

3.  Considering each member of the series of hypothetical Xs connecting the human eye to no eye at all, is it plausible that every one of them was made available by random mutation of its predecessor?

4.  Considering each member of the series of Xs connecting the human eye to no eye at all, is it plausible that every one of them worked sufficiently well that it assisted the survival and reproduction of the animals concerned?

Page 22: THE INTELLIGENCE OF EVOLUTION Can an intelligence create another intelligence more intelligent than itself ? Proseminar: Wege zur Künstlichen Intelligenz

The Weasel Applet.htm

Die Methode der Evolution

Evolution geht zufällig vor.

Erfolg zeichnet durch das Überleben des gesamten Lebewesens aus

Methode ist sehr mächtig. Weasel Applet

Die Evolutionsmethode kann effektiv zum Lösen von „echten“ Problemen verwendet werden

http://home.pacbell.net/s-max/scott/weasel.html