“KL – Künstliches Leben aus dem Computer” von Steven Levy

Von Ralf Keuper

Die Wissenschaft vom Künstlichen Leben steht im Schatten ihrer “Schwester”, der Künstlichen Intelligenz. Einer der Wegbereiter des Künstlichen Lebens war der “Vater” der Digitalisierung, John von Neumann, so Steven Levy in seinem Buch KL – Künstliches Leben aus dem Computer. Von Neumann machte sich in den 1940er Jahren daran, einen Zellularautomaten zu entwerfen, der berechnungs- und konstruktionsuniversell war. Dieser Automat sollte sich auf die Probleme biologischer Organisation, Selbstreproduktion und der Evolution von Komplexität anwenden lassen.

Doch was ist eigentlich Künstliches Leben aus dem Computer?

Künstliches Leben (KL) widmet sich der Gestaltung und Erforschung lebensähnlicher Organismen und Systeme, die von Menschen geschaffen wurden. Die Natur dieses Materials ist anorganisch, ihr Kern ist Information, und Computer sind die Brutkästen, die diese neuen Organismen hervorbringen. Ebenso wie die medizinische Forschung es geschafft hat, Lebensvorgänge teilweise in Reagenzgläsern ablaufen zu lassen, so hoffen Biologen und Computerspezialisten, Leben in Siliciumchips zu erschaffen.

Die wichtigsten Impulse bei der Erforschung des Künstlichen Lebens stammen von dem Biologen Christopher Langton.

Langton versuchte, eine allgemeine Qualität des Lebendigen zu bestimmen, die Bereiche aufzuzeigen, in denen Leben gut gedeihen kann. Er konzentrierte sich auf Universen von Zellularautomaten und machte Tausende von Experimenten, um den Grenzbereich exakt zu bestimmen, in dem sie noch in der Lage waren, Informationen zu verbreiten. Warum war nun diese Fähigkeit wichtig? Nach Langtons Auffassung gehörte die Weiterleitung und das Speichern von Informationen zu den unabdingbaren Merkmalen des Lebens.

“Es ist unzweifelhaft, dass die meisten lebenden Dinge, die wir kennen, physikalische Verkörperungen von Information tragenden Wesen sind”, erklärte er später. “Ein großer Teil dessen, was sie tun, basiert auf der Weiterleitung von Informationen, also nicht nur auf der Weiterleitung von Materialien oder von Energie, sondern von Informationen. Lebende Organismen benutzen Informationen, um sich zu erneuern, um Futter zu orten, also ihre Lebensvorgänge durch Beibehaltung der inneren Struktur aufrecht zu erhalten … und diese Struktur selbst ist Information. Man muss daraus schließen, dass in lebenden Systemen die Informationsauswertung tatsächlich die Kontrolle übernommen hat und über den Einsatz der Energie bestimmt”.

Ein weiterer Pionier war Steen Rasmussen, der auf der zweiten KL-Konferenz mit seiner Abhandlung Aspects of Information, Life, Reality, and Physics für Aufsehen sorgte.

Seine Thesen:

  1. A universal computer at the Turing machine level can simulate any physical process (Physical Church-Turing thesis).
  2. Life is a physical process.
  3. There exist criteria by which we are able to distinguish living from non-living objects.
  4. An artificial organism must perceive a reality R2, which, for it, is just as real as our “real” reality, R1, is for us (R1 and R2 may be the same).
  5. R1 and R2 have the same ontological status.
  6. It is possible to learn something about the fundamental properties of realities in general, and of R1 in particular, by studying the details of different R2’s. An example of such a property is the physics of a reality.

Ein weiterer Meilenstein war die Einführung Genetischer Algorithmen und sog. complex adaptive systems (cas) durch John Holland.

Ein Algorithmus ist eine Art Formel, ein Rezept oder ein Schlüssel zur Lösung eines Problems. Hollands Algorithmus beruhte auf genetischen Prinzipien. Dieser GA bedeutete in zweierlei Hinsicht einen wertvollen Durchbruch: Zunächst einmal bediente er sich der Evolution, um optimierte Funktionen im Computer zu entwicklen. Außerdem ermöglichte der GA einen Einblick in die Arbeitsweise der Evolution, und eröffnete die Möglichkeit, natürliche Phänomene zu untersuchen. Er lehnte sich an natürliche Prinzipien an und verkörperte die hauptsächlichen Merkmale der Evolution.  …

Der genetische Algorithmus übersetzt diesen Prozess (Mutation) in den Bereich reiner Logik und Mathematik, wobei das Genom als Kette binärer Zahlen wiedergegeben wird. Diese Kette kann im übertragenen Sinne als Chromosom angesehen werden, auf dem die Gene an bestimmten Orten oder Loci angesiedelt sind. Die unterschiedlichen Variationen dieser Gene werden Allele genannt. Bei einem GA kann jede markierte Stelle auf den Ketten als Gen betrachtet werden, wobei die Allele Sätze von binären Alternativen wären, also Pakete von Einsen und Nullen, die an bestimmten Orten auf den einzelnen Ketten liegen würden.

Weiterer Höhepunkt war die “Entdeckung” der ersten Computerviren, wie der Brain-Virus. Die Ähnlichkeit zwischen natürlichen und künstlichen Viren ist auffallend:

Beide teilen das Schicksal, unvollständige Organismen zu sein, die ihre Bestimmung nur durch Ausbeutung eines Wirtsmechanismus erfüllen können. Beide sind reine Überlebensmechanismen mit der Aufgabe, ihre Substanz, ein Stück Information, zu erhalten. Sie tun die gleichen Dinge aus den gleichen Gründen: Sie infizieren, replizieren sich und infizieren danach erneut, nur um diese kostbaren Daten zu erhalten.

Das Beispiel der Computerviren zeigt, dass KL außer Kontrolle geraten kann:

Im Kielwasser der Viren werden zweifellos andere autonome Organismen entwickelt werden. Durch die Verwendung biologischer Mechanismen, die es dem natürlichen Leben gestatten, sich nach eigenen Regeln der Tauglichkeit zu entwickeln, schafft man unweigerlich Organismen, die sich nach ihren eigenen Bedürfnissen verhalten, gleichgültig, ob das mit den Zielen des Konstrukteurs im Einklang steht oder nicht. Diese Eigenschaft erlaubt es künstlichen Organismen, ständig innovative Lösungen zu den Problemen zu finden, mit denen die Wissenschaftler sie konfrontieren. Wie beinhaltet aber auch das Risiko, dass die Organismen in einer Weise mutieren, die sie vielleicht in die Lage versetzt, sich zu fragen, warum sie sich eigentlich um das kümmern sollten, was der Forscher von ihnen verlangt.

Das führt zu einem echten Dilemma:

Unser Interesse und unsere Fähigkeit, andersartige Nachfolger zu erschaffen, könnte nicht so sehr eine Komponente irgendeiner universellen Harmonie sein, sondern vielmehr ein fataler genetischer Defekt, eine schlecht konzipierte evolutionäre Einbahnstraße, die zur Schaffung von KL-Organismen führt, die nichts Eiligeres zu tun haben, als uns auszurotten. Wäre das der Fall, würden diejenigen, die das Künstliche Leben als Kreation von autonomen, entwicklungsfähigen Organismen steuern, die Nachfolge der Romanfigur Victor Frankenstein antreten, der nicht so sehr durch seine eigene Kreation zugrunde gerichtet wurde als vielmehr durch seine Leidenschaft, mit dem zu Recht Verbotenen herumzuhantieren.

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