Ett forskarlag har fått konstgjorda djur att utveckla fungerande syn från grunden – från enkel ljuskänslighet till förmågan att se och urskilja objekt. Resultaten visar hur AI kan användas för att avslöja evolutionens innersta hemligheter.
Föreställ dig en datorskärm. Där, i en värld byggd av kod, kryper små artificiella djur. Till en början ser de ingenting. Men generation efter generation sker en förändring. De konstgjorda djuren börjar reagera på ljus, orienterar sig – och till slut får de ögon. Det låter som science fiction, men är verklighet för syn- och robotforskare vid Lunds universitet och Massachusetts Institute of Technology, MIT.
Synen utvecklades utan programmering
Med hjälp av så kallade förkroppsligade AI-agenter – intelligenta system som uppfattar, tolkar och interagerar med sin omgivning genom en fysisk eller virtuell kropp – har forskarna låtit artificiella organismer utveckla fungerande synsinne på egen hand.
– Vi har lyckats skapa artificiell evolution som ger samma resultat som i verkliga livet. Det är första gången AI används för att följa hur ett helt synsystem kan uppstå utan att vi talar om för datorn hur det ska se ut, säger professor Dan-E Nilsson, synforskare och evolutionsbiolog vid Lunds universitet i ett pressmeddelande.
Bästa egenskaperna fördes vidare
Forskarna skapade virtuella djur och släppte dem fria i en syntetisk omvärld. Där ställdes de inför uppgifter som att navigera, undvika hinder och hitta föda. Varje ny generation fick små variationer, och de som klarade sig bäst förde sina egenskaper vidare – precis som i naturen. Skillnaden var att allt hände i datorn och gick betydligt snabbare än i verkligheten.
– Det mest överraskande var att datorns ögon utvecklades på samma sätt som i verkliga organismer, trots att miljön vi skapade var starkt förenklad. I naturen finns olika lösningar för att åstadkomma bildseende: bägarögon, kameraögon och facettögon. I datorsimuleringarna uppkom alla dessa typer. Det var som att evolutionen kände igen sig och följde sina vanliga stigar, även i vår digitala värld, säger Dan-E Nilsson.
Nytt sätt att närma sig evolutionen
Steg för steg utvecklades enkla ljuskänsliga strukturer till fungerande ögon, kopplade till primitiva ”hjärnor” som kunde tolka informationen. För forskarna öppnar det ett helt nytt sätt att närma sig evolutionens stora frågor: varför den har tagit vissa vägar, varför vissa lösningar är så vanliga och varför andra aldrig uppstår.
Metoden har potential långt utanför evolutionsbiologin. Samma principer kan användas av ingenjörer för att utveckla tekniska system som är robusta, effektiva och anpassningsbara – precis som biologiska lösningar ofta är. Genom att studera hur evolutionen löser problem kan forskarna lära sig att bygga teknik som fungerar bättre i verkligheten.
– Det här är bara början. Med AI kan vi utforska evolutionens möjliga framtider och se vilka lösningar som väntar runt hörnet, långt innan naturen själv hinner dit, säger Dan-E Nilsson.
Vetenskaplig artikel:
What if eye…? Computationally recreating vision evolution, Science Advances.
