Apéndice II. Programa (software) de los autómatas celulares (1D)
Apéndice III. Sistemas L (Lindenmayer)
Apéndice IV. Juego de la vida (Conway)
Apéndice V. Core Wars (P-Robots), de David Malmberg
Apéndice VI. Usando los autómatas celularespara estudiar la conjetura de Collatz
Apéndice VII. El algoritmo genético
Apéndice VIII. Redes neuronales
Apéndice IX. El experimento de Fred Cohen
Capítulo i
¿Qué es la vida?
¡Oh, insensato hombre que no puede crear un gusano y sin embargo crea dioses por docenas!
Miguel de Montaigne
No cabe duda de que la vida es un fenómeno extraordinario. Es fascinante ver cómo diferentes organismos emergen y se desarrollan en el planeta. Son autónomos, caminan, corren, se arrastran, nadan, reptan, incluso. En comparación con los objetos inanimados, los organismos vivientes son francamente asombrosos.
La vida en el planeta es, además, abundante. Pareciera que surge a la menor provocación. Quizá por ello es desconcertante que en planetas como Marte no haya vida unicelular siquiera, en tanto que en la Tierra la vida adopta un sinfín de manifestaciones. Su riqueza es extraordinaria.
Pero, ¿qué caracteriza a la vida? ¿Qué es la vida? La primera idea que viene a la mente es que tiene que ver con la autonomía que sólo poseen los seres vivos. Por ejemplo, un insecto se mueve voluntariamente, mientras que el movimiento de una piedra es inducido por un impulsor, como el viento, la gravedad, etcétera; es decir, la piedra no tiene “intención”, como afirmarían los filósofos. Otro concepto fundamental es que los organismos vivos pueden reproducirse, crear copias de sí mismos para conservar su especie.
Se considera que un organismo está vivo si puede organizarse, hacer algo por sí mismo, como alimentarse y crecer con el fin de preservar la interesante propiedad de autoproducirse constantemente. En el largo desarrollo de la biología como ciencia se llegó a una conclusión: lo que distingue a los seres vivos de los no vivos es simplemente la organización, que sólo poseen los primeros. Todas las funciones vitales de los individuos demandan un alto grado de organización.
Puede observarse desde otra perspectiva: los elementos químicos que forman la vida. El carbono, junto con el hidrógeno, el nitrógeno y el oxígeno son los elementos básicos que se hallan en todo lo que tiene vida, en todas las células. Quizá haya formas de vida basadas en otros elementos, pero desde luego no tenemos un solo ejemplo de ello, y sólo podríamos especular cómo sería la vida en tal caso; sin embargo, considerar que existen organismos basados en otros elementos podría enseñar mucho sobre cómo se manifiesta la vida y la ri-
queza de dicho proceso. De hecho, Chris Langton justifica así el estudio de la vida artificial, considerándolo como la biología de lo posible.1
Puede haber polémica sobre qué significa estar vivo, porque no parece ser una sola propiedad lo que caracteriza a los seres vivientes. El problema es añejo, y ya Claude Bernard, en 1878, enumeró cinco características comunes de los seres vivos:
Organización
Reproducción
Nutrición
Desarrollo
Susceptibilidad a la enfermedad y muerte
Bernard no fue el único que intentó definir la vida. Los fisiólogos afirman que todo sistema que puede ejecutar funciones tales como la ingestión, metabolismo, excreción, respiración, movimiento, reproducción y reacción a los estímulos exteriores es, sin duda, un sistema vivo. La dificultad con esta definición es que existen máquinas que, se considera, hacen algunas de estas funciones y también hay bacterias que no respiran oxígeno. Aparentemente no hay una definición completa y amplia de la vida: siempre se encuentran contraejemplos que invalidan uno o varios de los conceptos definitorios.
Respecto a la vida artificial, ¿cómo podríamos caracterizarla con base en lo que sabemos de los organismos vivos? Al menos en el estado actual de las cosas, la vida artificial parece ser una metáfora o analogía de la vida en el mundo real. Los autómatas de Von Neumann son de alguna manera un ejemplo de “seres vivos” que se reproducen, que se autorreplican. ¿No sería esto suficiente para suponer que están vivos? O pensemos en los virus informáticos, que trasladan su “código genético” a otros programas y cambian el comportamiento de los mismos con consecuencias poco favorables para los usuarios. ¿No se trata entonces de algo en cierta forma vivo?
La comparación entre el formalismo de lo que conocemos en un ser vivo y un programa de computadora bien puede enseñarnos los elementos que hacen que la vida sea como la conocemos. Las instrucciones de un programa de computadora, por ejemplo un virus informático, bien podrían considerarse la química artificial de este “ser vivo”. ¿Por qué no?
Podríamos llegar a una serie de conclusiones como punto de partida para comprender la vida artificial:
Los virus de computadora son estructuras informáticas y no objetos materiales.
Los organismos digitales (virus, por ejemplo) son capaces de reproducirse.
La reproducción de estos “organismos” se basa en la recursión y en el control de la misma.
Estos organismos pueden interactuar en un entorno virtual.
Tal vez la vida artificial sea el siguiente paso para entender más la vida biológica, la de los seres vivos. Podría finalmente sentar las bases de la vida a partir de la lógica. Hay camino recorrido, pero es claro que apenas vamos iniciando.
1 Chris Langton, Artificial Life: The Proceedings of an Interdisciplinary Workshop of the Synthesis and Simulation of Living Systems, Addison-Wesley, 1987.
Capítulo ii
John von Neumann y los autómatas celulares
Siempre me he preguntado si un cerebro como el de Von Neumann no es un indicativo de una especie superior al hombre.
Hans Bethe
Uno de los científicos más influyentes del siglo pasado fue, sin duda, John von Neumann. Nacido en Budapest el 3 de diciembre de 1903, fue reconocido a muy corta edad como un prodigio, pues desde entonces, por ejemplo, podía hacer divisiones en su cabeza con dos números de ocho cifras. Entretenía a amigos y visitantes de sus padres memorizando columnas de nombres, direcciones y teléfonos. Según una anécdota, en una ocasión su madre, que estaba tejiendo, se detuvo de pronto y miró hacia la nada. El pequeño John le preguntó: “¿Qué estás calculando?”
A los 20 años Von Neumann elaboró una definición formal de los números ordinales y a los