В Швейцарии альтруизм проверили на роботах

Швейцарские исследователи научили роботов помогать друг другу – и доказали связь между готовностью к самопожертвованию и степенью родства.

Солидарность, взаимопомощь, альтруизм – качества, над которыми уже давно ломают головы биологи и специалисты в сфере социологии. Ибо готовность к самопожертвованию, наблюдаемая у многих животных и человека, - согласитесь, не слишком сочетается с дарвиновской теорией естественного отбора. Принцип, согласно которому выживает сильнейший и умеющий лучше приспособиться к окружающим условиям, опровергается гуманистическими склонностями некоторых видов.

Ибо альтруизм – свойство, проявляющееся не только в человеческом обществе. Бесплодные рабочие муравьи, например, кормят самок и жертвуют собой, чтобы гарантировать выживание генетического потомства своей королевы. У некоторых видов птиц можно наблюдать своеобразные акты бескорыстной доброты по отношению к семействам с едва родившимися птенчиками. Способность пожертвовать собой ради сохранения генетического кода родственника, у которого более высокие шансы на выживание, в науке получила название родственного отбора (kin selection).

Еще в 1964 году биолог Уильям Гамильтон обосновал теорию родственного отбора и предложил правило, согласно которому альтруизм – помощь одного организма другому в ущерб себе - зависит от генетической близости особей. Однако до сих пор невозможно было проверить гипотезу Гамильтона на живых организмах. Ведь для этого понадобилось бы растянуть опыт на сотни поколений и разыграть невероятное количество сценариев.

Блестящая идея использовать роботов для проверки правила родственного отбора пришла в голову Дарио Флореано, директору Лаборатории умных систем Федеральной политехнической школы Лозанны, и профессору Лорану Келлеру из Лозаннского университета, специалисту по изучению муравьев.

Разработанные в EPFL роботы на колесиках должны были передвигать резервы пищи – представленной в виде маленьких дисков – к стене. Сначала они работали в группах по восемь «особей» и должны были переместить в заданном направлении как можно больше дисков-пищи, а затем могли решить, сохранить ли добычу для себя или поделиться ей с другими членами сообщества. Каждый робот обладает 13 нейронами, связь между которыми определяют виртуальные ДНК – 33 гена, от комбинации которых зависит переработка информации и поведение того или иного индивидуума. В самом начале эксперимента роботов наделили - совершенно случайным образом – тем или иным кодом, символизирующим их геном. Все принялись за работу, однако лишь те, кто умело справлялся с задачей, переходили на следующий уровень испытания.

200 групп по восемь роботов в каждой развивались параллельно, демонстрируя исследователям слабости или силу того или иного генетического кода. Те машины, которые оказывались неспособными перемещать свою пищу к заданному месту назначения, выходили из игры. Те роботы, которые добивались лучших результатов, отбирались учеными для искусственного «размножения»: их генетические коды воспроизводились в новые комбинации, которыми могло бы обладать в природе их потомство. Одним словом, процесс естественного отбора воспроизводился в лабораторном масштабе.

Исследователи оставили свои машины спокойно развиваться на протяжении 500 поколений. Роботы становились все более эффективными и учились работать в группах без внешнего вмешательства. Способность робота решать, хочет ли он поделиться со своими сподвижниками пищей, - в центре внимания исследователей, которые разыгрывают многочисленные сценарии на протяжении всего эксперимента. Другими словами, исследуют поведение индивидуумов в той или иной ситуации и в той или иной группе. Например, в окружении клонов, - которые являются для робота эквивалентами братьев и сестер, - генетически близких особей - отдаленных родственников, или вовсе чужих друг другу индивидуумов.

Результаты подтверждают правило Гамильтона и взаимосвязь альтруистических настроений и степени родства. Эксперимент оказался интересен не только для биологии, но и для робототехники. «Из опыта мы вывели алгоритм альтруизма, который сможем использовать в будущем, чтобы улучшить кооперацию между нашими роботами», - объяснил профессор Флореано.

По мнению Лорана Келлера, эксперимент подтвердил, прежде всего, действенность теории Гамильтона для высших генетических систем: в том плане, что гены взаимодействуют и определяют качества индивидуума – как его эффективность или способность поделиться с другими своими достижениями. Одним из самых веских аргументов против теории Гамильтона был тот факт, что ученые не могли найти ген альтруизма. Исследование с роботами показало, что способность к самопожертвованию определяется не одним геном, а комбинацией нескольких. Во всяком случае, если верить опыту пятисот поколений роботов.

ОЛЬГА ЮРКИНА

См. также:

Роботы учатся добру у родственников