AI-djur utvecklar ögon – snabbspolar evolutionen i datorn

Tänk dig en virtuell värld byggd av datakod. I den har forskare placerat ut virtuella djur. Djuren är blinda och försöker med svårighet att navigera och fånga byten. Men de reagerar på ljus och sakta men säkert utvecklas de, generation för generation. Två fördjupningar bildas, pupiller och linser växer fram och så småningom – ögon. 

I experimentet, som publicerats i Science Advances, lät forskare vid Lunds universitet och Massachusetts institute of technology, MIT, de mest framgångsrika AI-djuren i varje generation föra sina egenskaper vidare. Resultatet blev att djuren själva utvecklade ett fungerande synsinne.

Dan-E Nilsson, synforskare och evolutionsbiolog vid Lunds universitet, är forskningsprojektets synexpert. Han berättar att de skapat en artificiell evolution som ger samma resultat som den verkliga evolutionen för miljontals år sedan.

Genom datamodellen kan man i extrem snabbspolning se hur evolutionen går till. Modellen ger också möjlighet att se hur djuren utvecklas i olika situationer. Forskarna kan exempelvis ge AI-djuren i uppgift att enbart navigera och orientera sig, då utvecklar djuren inte särskilt skarp syn, berättar Dan-E Nilsson. 

– Ger vi dem däremot uppgifter där de ska hitta mat i form av byten som rör på sig, då sticker synskärpan upp, säger han. 

Ögat växer och det kostar energi. Men priset i form av ett bra byte väger upp för det energikrävande ögat.

Djur utvecklas inte mer än vad situationen kräver. Det förklarar också varför många djur förlitar sig mer på sitt luktsinne än synen, luktsinnet är billigare.

Dan-E Nilsson ser stor potential med den nya tekniken och poängterar att användningsområdet sträcker sig långt utöver forskning om ögon och till och med utöver evolutionsbiologi. Med hjälp av samma metod kan till exempel ingenjörer utveckla tekniska system som är robusta, effektiva och flexibla, likt biologiska lösningar, menar forskarna. 

Modellerna kan också användas för att förstå hur arter kommer att utvecklas när världen förändras. Dan-E Nilsson tar upp ljusföroreningar och höjda temperaturer till följd av klimatförändringarna som exempel.

– Om man har väldigt specifika frågor så kan man lägga in de som förutsättningar i modellen och få svar på hur evolutionen kommer att reagera, säger han.

I teorin kan man simulera hur hela ekosystem och dess arter förändras, både i framtiden och hur det gick till historiskt. Men trots den avancerade tekniken är det ingen lätt uppgift. 

– Det blir naturligtvis komplext, ett riktigt ekosystem innehåller ju en mycket, mycket stor mängd arter som interagerar på många olika sätt. Om man ska börja efterlikna hur det ser ut just nu så är det inte jättelätt, säger Dan-E Nilsson.

I praktiken vill forskarna därför gå en annan väg. 

– Man försöker hitta enkla system, förenklingar, som kan visa på principer snarare än att simulera hela verkligheten, säger Dan-E Nilsson.