Исследование новых типов самоорганизации и возникновения поведенческих стратегий

• Автор: Бурцев, Михаил Сергеевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 120 с. : ил.

Содержание

. СОДЕРЖАНИЕ

Список ОСНОВНЫХ БИОЛОГИЧЕСКИХ ТЕРМИНОВ, ИСПОЛЬЗУЮЩИХСЯ в

ДИССЕРТАЦИИ
ВВЕДЕНИЕ.

Искусственная жизнь, как метод компьютерного моделирования

НЕЛИНЕЙНЫХ ПРОЦЕССОВ.

Искусственная жизнь, как метод моделирования эволюции

Задачи, решаемые в диссертационной работе.

Структура диссертации.

ГЛАВА 1. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭВОЛЮЦИИ

1.1. Основные подходы к моделированию эволюции
V 1.1.1. Классическая популяционная генетика
1.1.2. Динамика популяций.
1.1.3. Модели молекулярной эволюции.
1.1.4. Эволюционная теория игр
1.1.5. Макроэволюционные модели.
1.1.6. Искусственная жизнь
1.2. Формализация некоторой модели искусственной жизни
1.3. Методы анализа эволюционных многоагентных моделей
ГЛАВА 2. МОДЕЛЬ КООПЕРАЦИИ
2.1 Теории и модели эволюции кооперативного поведения.
у 2.2 Моделирование родственного отбора при помощи искусственной
жизни
ГЛАВА 3. КООПЕРАЦИЯ У ОХОТНИКОВСОБИРАТЕЛЕЙ И РАННИХ ЗЕМЛЕДЕЛЬЦЕВ. ПРОВЕРКА МОДЕЛИ
3.1 Теории социальной эволюции
3.2 Социальная эволюция в модели искусственной жизни. Интерпретация результатов моделирования и сопоставление с этнографическими данными
ГЛАВА 4. МОДЕЛЬ ЭВОЛЮЦИИ АДАПТИВНОГО ПОВЕДЕНИЯ, ОСНОВАННОГО НА МОТИВАЦИЯХ.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ.
ЛИТЕРАТУРА


Результаты исследований, проведенных в рамках парадигмы сложности, уже вылились в ряд важных приложений, таких как искусственные нейронные сети в области управления и предсказания, генетические алгоритмы в области оптимизации. Одно из основных теоретических течений в парадигме сложности - это искусственная жизнь. Исследования в области искусственной жизни являются продолжением пионерских работ по теории самовоспроизводящихся автоматов [4], игр автоматов [5] и компьютерного моделирования эволюции [6]. С момента своего возникновения, искусственная жизнь тесно связана с синергетикой и нелинейной динамикой, не случайно первый сборник статей в этой области вышел в журнале Phisyca D «Nonlinear Phenomena» [7]. И сегодня синергетика, как междисциплинарный подход, и искусственная жизнь, как одно из направлений математического моделирования, широко используют представления о самоорганизации и динамических системах, и имеют общее направление движения [8,9]. II]. Модели искусственной жизни относятся к классу многоагентных (“multi-agent”, “agent-based”) компьютерных моделей. Принципиальным их отличием от других многоагентных моделей является обязательное наличие эволюции свойств агентов через наследование со случайными мутациями. Таким образом, метод искусственной жизни изначально является стохастическим, и его можно рассматривать, как подмножество методов Монте-Карло. Потребность в моделях искусственной жизни возникает, когда из-за сложности и разнообразия поведения отдельных индивидуумов (например, в зависимости от локального окружения) трудно или невозможно получить систему уравнений, описывающих динамику популяции. При этом сами результаты компьютерных экспериментов могут помочь в поиске приемлемых аналитических моделей. Кроме того, многоагентное моделирование может быть использовано в качестве альтернативы или для верификации результатов численного решения системы уравнений. Современная наука остро нуждается в новых инструментах для теоретических и прикладных исследований сложных систем. Искусственная жизнь, базирующаяся на эволюционной идеологии и синтезе методов нелинейной динамики, синергетики и компьютерного моделирования, претендует на роль одного из таких инструментов. Эволюционная теория оказала и продолжает оказывать значительное влияние не только на биологию, но и на другие области науки. Больцман утверждал, что при разработке термодинамики он пытался построить теорию аналогичную дарвиновской, но только в физике. В философской теории познания дарвинизм привел к эволюционной эпистемологии [,], а в экономике - к эволюционной экономике [,]. Классическая теория игр [,], ориентированная на поиск статической оптимальной стратегии, сначала была применена в теоретической биологии для моделирования эволюции в популяции [-], а затем полученные результаты были использованы и для развития самой теории игр, но уже в направлении исследования динамики стратегий. Эта ветвь теории игр называется эволюционная теория игр [] (см. Эволюционная теория нашла свое применение и в исследованиях человеческого общества. В современных социальных науках сформировалось целое направление, прошедшее путь от «Агрессии» Лоренца [] и «Социобиологии» Уилсона [] до современных теорий коэволюции генов и культуры [-]. Математизация эволюционной теории началась в области генетики популяций в начале -го века [-] (см. Вопрос, на который должна была ответить теория, можно сформулировать так: Каковы будут изменения в генетическом составе популяции при данной стратегии размножения и заданных постоянных значениях приспособленности для каждого гена? При такой постановке вопроса, очевидный ответ состоял в том, что частота гена в популяции увеличивается со скоростью, пропорциональной приспособленности. Вероятно, неочевидность способа экспериментального определения приспособленности в совокупности с простотой модельных представлений привели к тому, что произошла подмена причины и следствия. Вместо дарвиновской логической цепочки - приспособленность определяет скорость воспроизводства вида - распространилось определение приспособленности, как скорости воспроизводства вида, - т. Положение дел начало меняться при заимствовании метода теории игр и создании эволюционной теории игр.