Исследователи Google имитируют цифровой первичный бульон

Цифровой первичный бульон

В эксперименте использовался минималистичный язык программирования Brainfuck, простота которого позволяет выполнять только две математические операции: сложение и вычитание единицы. Эта цифровая среда имитировала хаотичный «первичный бульон», где случайные данные, подобно молекулам, взаимодействовали без предопределенных правил или конкретных триггеров. Симуляция проводилась на протяжении миллионов поколений, выполняя миллиарды шагов в секунду на ноутбуке. С помощью этой строгой вычислительной модели исследователи стремились имитировать условия, вероятно, существовавшие на ранней Земле, где смесь воды и органических соединений в конечном итоге привела к образованию первых живых организмов.

Язык программирования Brainfuck

Brainfuck, эзотерический язык программирования, созданный Урбаном Мюллером в 1993 году, был выбран для эксперимента Google из-за его минимализма. Состоящий всего из восьми команд, каждая из которых представлена одним символом, он является одним из самых простых полных по Тьюрингу языков. Несмотря на свою простоту, Brainfuck способен выполнять сложные вычисления, что делает его идеальным для моделирования базовых молекулярных взаимодействий в цифровом первичном бульоне. Ограничения языка заставили исследователей сосредоточиться на фундаментальных процессах, отражая ограниченные «операции», доступные в среде ранней Земли.

Возникновение самовоспроизведения

Возникновение самовоспроизводящихся программ в результате взаимодействия случайных данных стало ключевым открытием эксперимента Google. Несмотря на строгие условия цифровой среды, эти самовоспроизводящиеся сущности смогли сформироваться и сохраниться. Это явление параллельно гипотетическим процессам молекулярной самоорганизации и репликации, которые могли происходить в первичном бульоне Земли. Способность этих цифровых форм жизни перезаписывать себя и своих соседей на основе собственных инструкций представляет собой рудиментарную форму размножения, фундаментальную характеристику биологической жизни. Эксперимент в некоторой степени аналогичен эксперименту, проведенному Миллером и Юри в 1950-х годах. И эксперимент Миллера, и эксперимент Google с цифровым первичным бульоном основаны на схожих принципах, но проводились в разных средах. Миллер работал с реальными физическими материалами и химическими реакциями в стеклянной посуде.

Оба эксперимента были направлены на изучение того, как более сложные структуры могут возникать из простых компонентов без внешнего проектирования. Эксперимент Миллера конкретно исследовал спонтанное образование химических строительных блоков жизни.

Эксперимент Миллера-Юри был знаковым научным экспериментом, проведенным Стэнли Миллером и Гарольдом Юри в 1952 году. Его целью было смоделировать условия, которые, как считалось, существовали на ранней Земле, и проверить, как могли сформироваться основные строительные блоки жизни. Вот краткий обзор:

1. Цель: Исследовать происхождение жизни в абиотических условиях.
2. Метод:
   • Смоделировали предполагаемую древнюю атмосферу (водород, метан, аммиак, водяной пар) в замкнутой системе.
   • Использовали электрические искры для имитации молний.
   • Нагревали и охлаждали смесь, имитируя природные циклы.
3. Результаты:
   • Были сформированы органические соединения, включая аминокислоты.
   • Аминокислоты являются строительными блоками белков, важнейших молекул для жизни.
4. Значение:
   • Продемонстрировал, что основные компоненты жизни могли формироваться из неорганических материалов.
   • Поддержал теорию абиогенеза (возникновения жизни из неживой материи).
5. Критика:
   • Точный состав смоделированной атмосферы является предметом споров.
   • Не полностью объясняет происхождение жизни, только потенциальные первые шаги.

Будущие направления исследований

Масштабирование эксперимента с использованием более мощного оборудования может привести к появлению более сложных и жизнеподобных цифровых сущностей. Будущие исследования могут быть направлены на увеличение сложности смоделированной среды и введение дополнительных параметров, чтобы более точно имитировать биологические системы. Изучение взаимосвязи между самовоспроизведением и возрастающей сложностью со временем может дать дальнейшее понимание эволюции жизни. Кроме того, междисциплинарное сотрудничество между компьютерными учеными, биологами и химиками может помочь усовершенствовать модель и укрепить параллели между процессами возникновения цифровой и биологической жизни.