Digital Life
Digital Life › Руководство
Как работает симулятор экосистемы — объяснение эволюции
Digital Life — это не анимация. Каждое существо следует одному и тому же небольшому набору явных правил, и всё, что вы видите — всплески, спады, новые группы, вымирания, — возникает из этих правил и случайных чисел от генератора с фиксированным seed. В этом руководстве объясняется каждое правило и то, как использовать симулятор для изучения эволюции.
1. Энергия: валюта жизни
У каждого существа есть запас энергии. Движение, восприятие и просто поддержание жизни требуют энергии на каждом шаге симуляции; более крупные тела и высокая скорость стоят дороже. Поедание растений или добычи восполняет запас. Когда энергия падает до нуля или существо становится слишком старым, оно умирает и оставляет после себя питательные вещества. Поскольку энергия ограничена, любой признак — это компромисс: скорость помогает первой добраться до пищи, но быстрее расходует энергию.
2. Гены и наследование
Тело и поведение существа определяются примерно дюжиной числовых генов: скорость, дальность зрения, метаболизм, эффективность пищеварения, размер тела, агрессивность, порог размножения, скорость поворота, избегание риска, рацион (от растений к мясу) и предпочтительная температура, а также нейтральный ген цвета. Когда существо накапливает достаточно энергии, оно размножается и передаёт свои гены дальше — копируя их от одного родителя или смешивая от двух родителей в режиме двух родителей.
3. Мутации создают вариативность
При копировании генов у каждого из них есть небольшая вероятность измениться на случайную величину (частота и сила мутаций задаются в настройках). Большинство изменений нейтральны или вредны; некоторые случайно лучше подходят текущему миру. Без мутаций популяция может только перераспределять то, что у неё уже есть; при слишком высоком их уровне полезные признаки перемешиваются прежде, чем успевают распространиться.
4. Естественный отбор, шаг за шагом
Существа, чьи гены лучше соответствуют текущим условиям, находят больше пищи, дольше выживают и оставляют больше потомства, поэтому их гены становятся более распространёнными из поколения в поколение. В коде нигде не сказано «становись быстрее» или «лучше переноси холод» — средние значения сдвигаются только из-за того, кто выживает и размножается. Следите за графиками генов в панели статистики: когда вы понижаете температуру, среднее предпочтительное значение температуры постепенно снижается на протяжении многих поколений.
5. Группы и древо жизни
Существа объединяются в группы по генетическому сходству. Когда линия уходит достаточно далеко от всех существующих групп, возникает новая группа — это простая эвристика, а не биологическая концепция вида. Древо жизни в Codex показывает, когда появилась каждая группа, от какой группы она отделилась и когда вымерла.
6. Хищники, добыча и пищевые сети
Если включено хищничество, существа с рационом, склоняющимся к мясу, и достаточной агрессивностью могут охотиться на более мелких или слабых существ. Численность хищников следует за численностью добычи с задержкой, что создаёт классические циклы подъёма и спада, известные в экологии популяций. Слишком большое число хищников может подорвать собственную кормовую базу и привести к коллапсу.
7. Климат, сезоны и катастрофы
Температура меняется по карте и в течение сезонов; существа, находящиеся далеко от предпочитаемой температуры, тратят дополнительную энергию. Катастрофы — засуха, похолодание, жара, лесной пожар, чума и цветение — на время меняют правила. Это события отбора: выжившие не «лучше» вообще, а лишь лучше приспособлены к тому, что только что произошло.
8. Пять экспериментов для урока или из любопытства
1) Один и тот же seed, разные уровни мутаций: сравните, как быстро меняются гены. 2) Понижайте температуру шаг за шагом и записывайте средний температурный оптимум в каждом поколении. 3) Включите хищничество и постройте график численности хищников и добычи, чтобы увидеть циклы с задержкой. 4) Используйте распределение пищи «islands» и наблюдайте, как формируются отдельные группы. 5) Запустите чуму в перенаселённом мире и в разреженном — плотность меняет результат. Сохраняйте каждый запуск или делитесь ссылкой на него, чтобы другие могли точно его повторить.
Digital Life — это абстрактная модель для обучения и игры. Она намеренно упрощает биологию и не является инструментом для научных прогнозов.