Framsticks: Capture the Flag

1. Framsticks: Capture the Flag Competition experiment

2. Plan prezentacjiCzyli o czym będziecie mogli usłyszeć.. • Wprowadzenie w świat ewolucji  • Czym jest koewolucja? • Capture The Flag • Motywacje. • Idea. • Proponowane rozwiązania.

3. EwolucjaZłożoność w toku ewolucji • Na początku bardzo proste, teraz człowiek z miliardami komórek. • Spadek poniżej pewnego poziomu prostoty nie jest możliwy • Zmiany ewolucyjne idą w kierunku wzrostu złożoności. bakterie jamochłony Częstość występowania ryby gady człowiek złożoność

4. EwolucjaDobór stabilizujący – dobór kierunkowy • Przez większość historii ewolucyjnej dominuje dobór stabilizujący. • Czasem następuje destabilizacja warunków ekologicznych i zaczyna działać dobór kierunkowy. • prowadzi on do szybkich zmian • powstają nowe adaptacje, czyli przystosowania.

5. SpecjacjaPowstawanie gatunków Mechanizmy izolacyjne są niezbędne, by mówić o odrębnych gatunkach • postzygotyczne • prezygotyczne -partnerzy z innych gatunków się nie akceptują • Efekt założyciela i dryf genetyczny zapoczątkowują dywergencję genetyczną w stosunku do populacji macierzystej.

6. Mechanizmy izolacyjneJezioro Wiktorii – wymarzone jezioro Darwina • W ciągu 14 000 lat izolacji z jednego gatunku powstał rój 300 gatunków pielęgnic, zajmujących przeróżne nisze ekologiczne. • Główny mechanizm: dobór płciowy przy ograniczonym przepływie genów z powodu zróżnicowania mikrosiedlisk. • Podobne zjawisko w innych jeziorach afrykańskich, w nieco dłuższym czasie

7. KoewolucjaDefinicja pojęcia • Współzależność przebiegu ewolucji dwóch (lub większej liczby) gatunków, w wyniku ich współdziałania (współistnienia) przez długie okresy. • Obustronna zmiana ewolucyjna w środowisku oddziaływującym na siebie.

8. KoewolucjaPrzykłady w naturze • Akacja i mrówki

9. KoewolucjaPrzykłady w naturze • Juka i ćmy

10. KoewolucjaPrzykłady w naturze • Zapylanie

11. KoewolucjaHipoteza Czerwonej Królowej „Trzeba biec przez cały czas aby utrzymać się w tym samym miejscu”. • Rozmnażanie płciowe jest sposobem na obronę przed pasożytami. • Następuje niekończący się w czasie „wyścig zbrojeń”. • Teoretycznie stoimy w miejscu.. Czy na pewno?

12. KoewolucjaHipoteza Czerwonej Królowej • Ewolucja ruchoma • gatunek nadąża za ulepszeniami drugiego gatunku tak, że żaden nie zyskuje przewagi. • Kurczenie się • Gatunek pozostaje w tyle w ewolucji i wymiera na rzecz przeciwnika. • Ekspansja • Gatunek wypiera przeciwnika. • Ewolucja stacjonarna • Oba gatunki ewoluują aż do osiągnięcia optimum, na którym ewolucja zatrzymuje się.

13. KoewolucjaPatologie • Efekt Czerwonej Królowej • Cykliczność • Ewoluowane stworzenie „zapomina” o swoich wcześniejszych zmianach i ponownie wkracza na zamkniętą już wcześniej ścieżkę ewolucji. • Rozluźnienie • Ogromna przewaga jednej populacji nad drugą powoduje zaprzestanie doskonalenia i tzw. dryft genetyczny.

14. Koewolucja antagonistycznaPrzykłady w naturze • Drapieżnik – ofiara • Puszcza Amazońska

15. Sztuczne życieEwolucja • Sztuczne życie dotyczy analizowania rzeczywistych biologicznych organizmów na drodze tworzenia i studiowania stworzeń wirtualnych. • Eleganckie, matematyczne, często proste modele, często wykorzystywane do rozważań teoretycznych albo do walidacji hipotez biologicznych.

16. Framsticks: Capture The FlagMotywacje • EINSTein

17. Framsticks: Capture The FlagMotywacje • Quake CTF

18. Framstick: Capture The FlagIdea • Koewolucja dwóch stworzeń, rywalizujących w trójwymiarowym świecie. • Pary stworzeń stają do pojedynków „jeden na jeden” • Rywalizacja pomiędzy dwoma drużynami • Gatunkami • W każdej turze walka wybranej dwójki.

19. Framstick: Capture The FlagIdea • Celem jest zdobycie flagi przeciwnika. • Zwycięzca otrzymuje większy fitness score, dzięki czemu może przeżyć i rozmnażać się. • W czasie ewoluowania rywalizujących populacji można zaobserwować interesujące zachowania.

20. Framsticks: Capture The FlagStrategie zwycięstwa • Szybkość • Stworzenie ewoluuje w celu wyminięcia rywala po drodze • Kontr-strategia- czekanie przy fladze i… • Walka • Dążenie do konfrontacji, zabicie przeciwnika • Kontr-strategia – uzupełnianie energii i … • Wyczerpanie przeciwnika • Ciągłe zdobywanie jedzenia i przez to uzupełnianie energii straconej w walce, bądź przez ruch

21. Framsticks: Capture The FlagKwestia energii • Na start - określony poziom energii • Każdy ruch powoduje stratę (metabolizm) • Optymalizacja ruchu, „przemyślane” posunięcia • Aby rywalizować potrzebują energii • Odżywianie • Walka

22. Framstick: Capture The FlagIdea • Stworzenie wzorcowego genotypu dla obu gatunków. • Tworzymy populację. • Celem krótkofalowym - zdobyć flagę przeciwnika. • Celem długofalowym – dominacja jednego gatunku nad drugim.

23. Framsticks: Capture The FlagGatunki • Liczba rywalizujących gatunków jest stała = 2 • Gatunki są od siebie odseparowane (mechanizm izolacyjny) • Pojedynczy gatunek ewoluowałby w izolacji, nie wniosłoby to nic nowego, poza samodoskonaleniem. • Ilość genotypów w populacji inicjowana jest na początku eksperymentu. • Dobór kierunkowy • W naturze zasady selekcji i reprodukcji wynikają z warunków życia osobnika, tu są sztywno ustalone.

24. Framsticks: Capture The FlagNatura vs. Sztuczne życie • Zależności pomiędzy ewoluującymi gatunkami bardzo silne. • W naturze • miara przystosowania nie jest stała /zmienne środowisko/ • Bez konkretnego celu • Symulacja • obserwacja ewolucji /ustalone środowisko/ • Funkcja przystosowania, do której dąży – predefiniowana.

25. Framsticks: Capture The FlagRywalizacja • Ring • Kwadrat umieszczony w środku świata • Stworzenia umieszczone w przeciwległych narożnikach. • Jeden z nich obrócony o 180 stopni. • Pole startowe (nieprzekraczalna linia) • Ewoluuje „fizyka” i „psychika” • Obliczenie fitness • Odległość od flagi przeciwnika • Odległość przeciwnika od naszej flagi

26. Framsticks: Capture The FlagFitness score fitnessR = 1.0 + (dB–dR)/(dB+dR) dR – odległość „czerwonego” od flagi „niebieskiej” dB – odległość „niebieskiego” od flagi „czerwonej” fitnessR <0.0 ; 2.0>

27. Framsticks: Capture The FlagRywalizacja • „Jeden na jeden” – jakie pary? • Każdy z każdym • (n2 – n)/2 • Nieskuteczne dla dużych populacji • Jeden z jednym • n/2 • Mocno zależny od tego, jaki przeciwnik się trafi • Losowo przeciwko kilku

28. Framsticks: Capture The FlagI to by było na tyle.. Dziękuję za uwagę