Digital Life
Digital Life › Hướng dẫn
Cách hoạt động của trình mô phỏng hệ sinh thái — Giải thích về tiến hóa
Digital Life không phải là một đoạn hoạt họa. Mỗi sinh vật đều tuân theo cùng một tập nhỏ các quy tắc rõ ràng, và mọi thứ bạn thấy — bùng nổ, sụp giảm, nhóm mới, tuyệt chủng — đều xuất hiện từ các quy tắc đó cùng với các số ngẫu nhiên từ một bộ sinh số có seed. Hướng dẫn này giải thích từng quy tắc và cách dùng trình mô phỏng để khám phá tiến hóa.
1. Năng lượng: đồng tiền của sự sống
Mỗi sinh vật có một kho dự trữ năng lượng. Di chuyển, cảm nhận và đơn giản là duy trì sự sống đều tiêu tốn năng lượng mỗi tick; cơ thể lớn hơn và tốc độ nhanh hơn sẽ tốn nhiều hơn. Ăn thực vật hoặc con mồi sẽ bổ sung năng lượng. Khi năng lượng về 0, hoặc sinh vật trở nên quá già, nó sẽ chết và để lại chất dinh dưỡng. Vì năng lượng có hạn, mọi đặc điểm đều là sự đánh đổi: tốc độ giúp bạn đến nguồn thức ăn trước nhưng cũng đốt năng lượng nhanh hơn.
2. Gene và di truyền
Cơ thể và hành vi của một sinh vật được quyết định bởi khoảng một tá gene dạng số: tốc độ, tầm nhìn, trao đổi chất, hiệu suất tiêu hóa, kích thước cơ thể, mức độ hung hăng, ngưỡng sinh sản, tốc độ quay hướng, xu hướng né rủi ro, chế độ ăn (từ thực vật đến thịt) và nhiệt độ ưa thích, cùng với một gene màu trung tính. Khi một sinh vật tích lũy đủ năng lượng, nó sinh sản và truyền lại các gene của mình — sao chép từ một bố mẹ, hoặc trộn từ hai bố mẹ trong chế độ hai bố mẹ.
3. Đột biến tạo ra biến dị
Khi gene được sao chép, mỗi gene có một xác suất nhỏ thay đổi một lượng ngẫu nhiên (tỷ lệ và độ mạnh đột biến là các cài đặt). Phần lớn thay đổi là trung tính hoặc có hại; một số ít tình cờ phù hợp hơn với thế giới hiện tại. Nếu không có đột biến, quần thể chỉ có thể xáo trộn những gì nó đã có; nếu quá nhiều đột biến, các đặc điểm có ích sẽ bị xáo trộn trước khi chúng kịp lan rộng.
4. Chọn lọc tự nhiên, từng bước một
Những sinh vật có gene phù hợp với điều kiện hiện tại sẽ tìm được nhiều thức ăn hơn, sống lâu hơn và để lại nhiều con cháu hơn, nên gene của chúng trở nên phổ biến hơn qua nhiều thế hệ. Không có dòng mã nào nói "trở nên nhanh hơn" hay "chịu lạnh tốt hơn" — giá trị trung bình chỉ dịch chuyển do sinh vật nào sống sót và sinh sản. Hãy xem các biểu đồ gene trong bảng thống kê: khi bạn hạ nhiệt độ, mức nhiệt độ ưa thích trung bình sẽ dần giảm xuống qua nhiều thế hệ.
5. Nhóm và cây sự sống
Các sinh vật được nhóm lại theo mức độ tương đồng di truyền. Khi một dòng dõi lệch đủ xa khỏi mọi nhóm đang tồn tại, một nhóm mới sẽ được hình thành — đây là một phép gần đúng đơn giản, không phải khái niệm loài theo sinh học. Cây sự sống trong Codex cho biết khi nào mỗi nhóm xuất hiện, nó phân nhánh từ nhóm nào và khi nào nó tuyệt chủng.
6. Kẻ săn mồi, con mồi và lưới thức ăn
Khi bật săn mồi, những sinh vật có chế độ ăn thiên về thịt và đủ hung hăng có thể săn những sinh vật nhỏ hơn hoặc yếu hơn. Số lượng kẻ săn mồi thường biến động theo số lượng con mồi với một độ trễ, tạo ra các chu kỳ bùng nổ–suy giảm quen thuộc trong sinh thái quần thể. Quá nhiều kẻ săn mồi có thể ăn cạn nguồn thức ăn của chính mình rồi sụp đổ.
7. Khí hậu, mùa và thảm họa
Nhiệt độ thay đổi theo từng vùng trên bản đồ và theo mùa; các sinh vật ở quá xa mức nhiệt độ ưa thích của mình sẽ phải trả thêm năng lượng. Các thảm họa — hạn hán, đợt rét, đợt nắng nóng, cháy rừng, dịch bệnh và bùng nở — sẽ thay đổi quy tắc trong một thời gian. Chúng là các sự kiện chọn lọc: những cá thể sống sót không phải "tốt hơn" nói chung, mà chỉ phù hợp hơn với điều vừa xảy ra.
8. Năm thí nghiệm cho lớp học hoặc người tò mò
1) Cùng seed, khác tỷ lệ đột biến: so sánh tốc độ thay đổi của gene. 2) Hạ nhiệt độ từng bước và ghi lại mức tối ưu nhiệt trung bình ở mỗi thế hệ. 3) Bật săn mồi và vẽ số lượng kẻ săn mồi và con mồi để thấy các chu kỳ trễ. 4) Dùng phân bố thức ăn "islands" và quan sát các nhóm riêng biệt hình thành. 5) Kích hoạt dịch bệnh trong một thế giới đông đúc và trong một thế giới thưa thớt — mật độ làm thay đổi kết quả. Hãy lưu từng lần chạy hoặc chia sẻ liên kết của nó để người khác có thể lặp lại chính xác.
Digital Life là một mô hình trừu tượng để học tập và vui chơi. Nó cố ý đơn giản hóa sinh học và không phải là công cụ dự đoán khoa học.