В современных науках об искусственном одни и те же термины подчас характеризуются различной «сферой действия». Смысл их может видоизменяться при употреблении в различных контекстах. Это всецело относится и к термину «искусственная жизнь», который употребляется как в узком, так и широком смысле слова.
Искусственная жизнь в узком смысле есть раздел теории и приложений многоагентных систем, где изучаются вопросы возникновения интеллектуального поведения на основе локальных взаимодействий агентов.
При этом сами агенты могут быть необязательно интеллектуальными (а чаще всего, и не являются таковыми). В этом плане термин «искусственная жизнь» относится к полностью децентрализованным системам коллективного поведения.
Здесь анализ и моделирование искусственных агентов опираются на их представление как виртуальных организмов, находящихся в динамическом равновесии со средой, или их трактовку как «социальных агентов» в некоторой искусственной популяции. Последнее направление активно разрабатывается в контексте исследований возникновения и развития коллективного интеллекта в искусственных роях.
Искусственный рой — это множество мобильных искусственных агентов, способных взаимодействовать друг с другом, формировать и перестраивать функциональные паттерны (образы ситуации) и совместно решать различные задачи путем параллельных действий.
Иными словами, рой представляет собой динамическую сеть взаимодействующих агентов, в которой происходят согласованное восприятие сигналов и воздействие на среду.
Основными принципами формирования интеллекта роя являются:
- принцип соседства;
- принцип определения качества среды обитания;
- принцип разнообразия ответных реакций в рое;
- принцип устойчивости роя;
- принцип адаптации.
Особи в рое должны находиться очень близко (по соседству) друг от друга и коллективно отвечать на стимулы из среды в соответствии с критерием максимума эффективности групповой деятельности. Группа особей должна быть способной не только к локальным взаимодействиям, но и определению ряда других жизненно важных факторов, таких как качество ресурсов (пищи) или безопасность того или иного места обитания. Кроме того, искусственная колония не может быть слишком узкоспециализированной и ограничиваться лишь одним ответом на внешний стимул. Для эффективной компенсации возмущений со стороны реального мира группа особей в рое распределяет свои ресурсы и одновременно проводит подготовку нескольких решений.
В соответствии с принципом устойчивости, поведение роя не должно серьезно меняться при малейших изменениях среды. Однако, когда в силу резких воздействий среды, изменение поведения становится для роя предпочтительным, искусственная колония должна осуществить коллективную адаптацию и поменять свои ответы на внешние сигналы.
Искусственная жизнь в широком смысле есть очень обширная междисциплинарная научно-техническая область, в которой проводятся работы по созданию и исследованию искусственных организмов и систем, реализующих принципы и механизмы организации живого. Она включает в себя разделы биологии и кибернетики, вычислительной техники и программирования, робототехники и искусственного интеллекта, химии и математики, физики и синергетики, и т.д.
Среди областей физики с искусственной жизнью связаны, в первую очередь, неравновесная термодинамика, статистическая физика и квантовая механика, а из числа химических моделей в основном привлекаются схемы автокатализа и автокаталитические сети, модели биохимического синтеза. На стыке робототехники и искусственной жизни находятся проблемы разработки интегральных роботов и автономных исполнительных микроорганизмов. Из разделов математики наибольшее применение в искусственной жизни нашли теория нелинейных систем, теория игр, фрактальная математика. К гомеостатическим и синергетическим аспектам искусственной жизни относятся модели самосохранения (гомеостаты), модели самоорганизации на основе теории катастроф, концепции возникновения порядка из хаоса. Наконец, исследования роли информационных и интеллектуальных процессов в поведении живых организмов предполагают обращение специалистов по искусственной жизни к смежным областям кибернетики и искусственного интеллекта. Здесь подходы искусственной жизни опираются на теорию сложности и теорию (клеточных) автоматов, модели нейронных сетей и генетических алгоритмов, теорию агентов и многоагентных систем.
