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KL - Künstliches Leben aus dem Computer



Dies ist ein richtig lesenswertes Buch. Ein spannendes Thema wird aufgerollt: künstliches Leben, hauptsächlich in der auf dem Computer simulierten Form. Das Ganze liest sich wie ein Roman; es gibt Lebensläufe der wichtigen Forscher auf diesem Gebiet, viele Geschichten über die beteiligten Personen und viel Fachliches. Wer ungefähr weiß, wie ein Computer funktioniert, wird keine Verständnisschwierigkeiten haben.

Die Ursprünge des künstlichen Lebens reichen zurück bis in die Anfänge der Computer-Ära, zu John von Neumann (1903 bis 1957) und seinen Zeitgenossen. Damals waren die meisten Vorstellungen dieser Leute zwar noch Science-fiction, aber zumindest ein Teil davon ist heute bereits realisiert.

Die Geschichte beginnt mit zellulären Automaten, insbesondere mit John Horton Conways "Game of Life" und dessen Varianten (Spektrum der Wissenschaft, Juni 1984, Seite 6, Juli 1985, Seite 4, und Mai 1987, Seite 6). Die Motivation ist einfach: Zelluläre Automaten befolgen einfache Regeln, erzeugen aber sehr komplexes Verhalten – und genau dies wollen die Forscher gern verstehen, weil sie es für eines der Kennzeichen von belebten Strukturen halten. Von den zellulären Automaten reicht der Bogen über Evolutionsalgorithmen und -simulationen bis hin zum Bau von Robotern. Mit eingeschlossen sind auch Studien über komplexes Verhalten, das entsteht, wenn viele einfache Organismen, wie dies bei Insekten typisch ist, zusammenwirken. Das beliebteste Beispiel sind die Ameisen.

Ein frühes Experiment geht zurück auf das Spiel "Krieg der Kerne" (Spektrum der Wissenschaft, Januar 1993, Seite 10). Der Physiker Steen Rasmussen hatte am Center for Nonlinear Science in Los Alamos (New Mexico) eine simulierte Welt namens VENUS so aufgebaut, daß selbstorganisierte Strukturen entstehen sollten; es war aber keine Zielvorstellung über deren Eigenschaften vorgegeben. Hier konnte man schon einige der generellen Eigenschaften von Evolutionsprozessen, wie die Biologen sie postuliert hatten, beobachten.

Ein Nachfolger namens TIERRA stammt bezeichnenderweise von ei- nem Biologen, der von der Möglichkeit der Computersimulation fasziniert war: Thomas Ray simulierte Evolution unter Computerprogrammen mit offenem Ausgang und katalogisierte einige zehntausend dabei entstandene Kreaturen. Das vielleicht interessanteste Resultat war die spontane Entstehung von Parasiten, in diesem Falle einfach von unvollständigen Programmteilen, die Teile des Programms eines anderen Typs von Kreatur benutzten, um sich selbst zu replizieren. Sie waren kürzer als die vollständigen Programme und damit auch effizienter. Die betroffenen Wirtskreaturen entwickelten daraufhin aber Gegenmaßnahmen, die wiederum neuen Arten von Parasiten Gelegenheit zur Entstehung boten – ein sehr schönes Beispiel für Koevolution und evolutionäres Wettrüsten.

Vorher wurde dieses Prinzip schon einmal verwendet, um einen genetischen Algorithmus effizienter zu machen (Spektrum der Wissenschaft, September 1992, Seite 44). Dieser sollte ein Programm herstellen, das 16 Zahlen mit möglichst wenig Vergleichsakten sortieren kann. Ein Standard-Algorithmus benötigt im allgemeinen Fall 120 solcher Fragen. Ohne weitere Maßnahmen ergaben sich bei dem Evolutions-Wettbewerb bestenfalls Programme, die mit 65 Fragen auskamen, wohingegen der Rekord in der Fachliteratur bei 60 lag. Mit danach eingesetzten Parasiten, die für die zu entwickelnden Programme einfach immer schwerere Testfolgen konstruierten, die diese dann wiederum sortieren mußten, brauchte das beste bei diesem evolutionären Wettrüsten entstandene Programm nur noch 61 Fragen. Hier halfen also die Parasiten ihren Wirten, die Leiter der Evolution schneller zu erklimmen.

Eine gänzlich andere, sehr hübsche Anwendung der genetischen Algorithmen liegt in der Erzeugung von Computergraphiken. Hier ist der Genotyp eine Bildbeschreibung (zum Beispiel ein L-System; vergleiche Spektrum der Wissenschaft, September 1989, Seite 52). Es gibt eine Population dieser Genotypen; die Phänotypen sind die entsprechenden Graphiken, und der Betrachter am Bildschirm bestimmt, welche Bilder gut und welche schlecht sind. Durch diese Wahl wird dann die nächste Generation bestimmt, einzelne Individuen mutieren und bilden Nachfolger über Crossover. Auf diese Weise entstehen ziemlich schnell sehr komplexe Figuren (Bild), und der Betrachter kann die Art der Bilder leicht in eine ihm genehme Richtung lenken. Er benötigt dabei keinerlei Computerkenntnisse, weil er lediglich die Auswahl treffen muß.

Das Kapitel über Computerviren am Ende des Buches zählt für mich zu den spannendsten Teilen. Als Fred Cohen, einer der ersten Produzenten von Computerviren überhaupt, mit seinen Experimenten an die Öffentlichkeit trat (zunächst in seiner Fakultät an der Universität von Südkalifornien in Los Angeles), waren die Leute nicht sehr begeistert. Als sie endlich begriffen hatten, was Computerviren eigentlich bedeuten, folgte als erstes ein Verbot, diese Art von Experimenten auf den Rechnern der Fakultät zu machen. Die Reaktionen waren generell geprägt von Ungläubigkeit, Unsicherheit und Angst. Dies hat ihm die Erforschung der Computerviren sehr erschwert – schade, denn nun muß man annehmen, daß andere, nämlich Bastler und Hacker, aus Spielerei und möglicherweise schlimmeren Motiven unkontrolliert mit Computerviren herumexperimentieren.

Die Vergangenheit hat gezeigt, wo das enden kann. Das Schlimmste ist, daß niemand weiß, welches Getier in unseren Computernetzen herumschwirrt. Man hat zwar schon viele Viren und Mittel zu ihrer Bekämpfung gefunden, aber letztlich ist ein erfinderischer Programmierer immer etwas schneller als die Erzeuger der Antivirusprogramme. Und wer weiß, was passiert, wenn die Computerviren erst so gemacht werden, daß sie mutieren und damit die Effekte der Evolution ausnutzen können?

Die Computerbenutzer stecken angesichts solcher Probleme im wesentlichen einfach den Kopf in den Sand. Es gibt überraschende Parallelen zur Genmanipulation: Auch hier neigen die Forscher dazu, alle Verantwortung weit von sich zu schieben oder die Gefahr zu verharmlosen und zu unterschätzen. Das Buch enthält eine Fülle von Spekulationen darüber.

Unvermeidlich gehört zum Thema des Buches die Frage, ob Roboter vielleicht einmal menschliche Intelligenz haben werden, ob der menschliche Geist sich auf einem Computer abbilden läßt und so weiter. Hier bietet sich viel Stoff zum Nachdenken. Ich selbst glaube nicht so recht an diese Möglichkeiten, muß mir dann allerdings den Vorwurf gefallen lassen, ein anthropomorphes Weltbild zu haben.

Nun gut, das läßt sich aushalten. Generell gefällt es mir sehr viel besser, die Natur des Evolutionsprozesses zu erforschen, vielleicht sogar dabei Kreaturen zu schaffen, die lebendig genannt zu werden verdienen, als der Versuch, mit diesen und anderen Methoden – insbesondere aus dem Bereich künstliche Intelligenz – unbedingt eine menschliche Intelligenz herzustellen. Mir scheint, diese Leute wollen den Menschen neu schaffen, diesmal aus Blech, einigen Mikrochips und der einen oder anderen Videokamera. Wozu das? Wenn viele Forscher selbst zugeben müssen, daß die Komplexität, die bei solchen Versuchen entsteht, schon jetzt kaum zu erforschen beziehungsweise zu verstehen sei, kann das Argument ja wohl nicht sein, daß man auf diese Weise den Menschen besser verstehen könne. Ich denke, wenn irgendwann einmal etwas dabei herauskommt, das über das Wunder des Lebens staunen kann, wird es sicherlich ebenso unbegreiflich und vielschichtig sein, wie wir Menschen es sind.

Mir hat es viel Spaß gemacht, dieses Buch zu lesen, und in mir hat sich der Wunsch geregt, solche Dinge selbst zu programmieren. Wer gefällt sich schließlich nicht in so einer Schöpferrolle?



Aus: Spektrum der Wissenschaft 3 / 1994, Seite 115
© Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft mbH
3 / 1994

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft 3 / 1994

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