Artificial Life = Künstliches Leben?
Kerstin Dautenhahn
Erschienen als Lexikon-Beitrag in der Zeitschrift KI (2/1995, S.34)
Im Jahre 1987 wurde der Begriff "Artificial Life" zum ersten Mal einem größeren Wissenschaftspublikum vorgestellt. Damals fand die erste "Artificial Life" Konferenz in Los Alamos, New Mexico statt.
"Artificial Life" (oder AL, Alife) sollte eher mit "Biologie möglicher Lebensformen" anstatt mit "Künstliches Leben" übersetzt werden. Es geht nämlich nicht um die Kreation "frankensteinähnlicher" künstlicher Menschen, wie der Ausdruck "Künstliches Leben" suggerieren mag. Stattdessen sollen grundlegende Lebensprinzipien untersucht werden, die die synthetische Schaffung alternativer Lebensformen ermöglichen, also anderer, nicht notwendigerweise exakt an den natürlichen biologischen Vorbildern orientierter Lebensformen.
In Standardlehrbüchern der Biologie findet man unter Definitionen von "Leben" Formulierungen wie:
"Substrat aller Lebenserscheinungen ist das Protoplasma. Die Zelle ist die kleinste Einheit, die alle Grundfunktionen des Lebens zeigt. Sie ist die kleinste unter geeigneten Bedingungen für sich lebens- und vermehrungsfähige Einheit, sie ist ein Elementarorganismus. "
In dieser Tradition können Artefakte aus Soft- oder Hardware zwar Lebenserscheinungen modellieren und beschreiben, aber niemals eine Eigendynamik zeigen in Richtung der Entwicklung von "alternativem Leben".
Im Gegensatz dazu definiert Chris Langton (Langton 88), der das Forschungsgebiet "aus der Taufe gehoben hat", Alife (in freier Übersetzung) folgendermaßen:
"Artificial Life ist die Untersuchung menschen-gemachter Systeme, die Verhalten zeigen, das charakteristisch ist für natürliche lebende Systeme. Alife komplementiert die traditionellen biologischen Wissenschaften, die sich mit der Analyse lebender Organismen beschäftigen, durch den Versuch, lebensähnliches Verhalten im Computer oder anderen künstlichen Medien zu synthetisieren. Durch Erweiterung der empirischen Grundlagen, auf denen die Biologie beruht -über kohlenstoffbasiertes Leben, das sich auf der Erde entwickelt hat, hinaus - kann Alife beitragen zur Theoretischen Biologie durch Lokalisierung des Lebens-wie-wir-es-kennen in dem größeren Zusammenhang des Lebens-wie-es-sein-kann ". Nach dieser Sichtweise, der sich der Autor anschließt, können sich durch diesen synthetischen Ansatz Forscher aus unterschiedlichen Disziplinen, die im Bereich Alife arbeiten, von dem biologischen Substrat der Kohlenstoffketten "lösen" und sich auf die Suche nach fundamentalen Lebensprinzipien begeben. Wie erwartet, umfaßt Alife daher auch unter anderem Arbeiten zu "Selbstorganisation", "Zellularautomaten" oder "Genetische Algorithmen".
Neben der Schaffung von "Software-Artefakten" (z.B. Ray 91) beschäftigt sich eine große Gruppe der Alife-Community mit der Konstruktion "realer Artefakte in realen Umgebungen", d.h. mit der Konstruktion von Robotern. In einem synthetischen Ansatz wird dabei bottom-up versucht, grundlegende Eigenschaften von autonomen Systemen, die zur Aufrechterhaltung der Autonomie und damit zum "Überleben" notwendig sind, zu untersuchen (siehe Wilson 91, Steels 94). Es geht hier um Untersuchungen zur Konstruktion und Verhaltenssteuerung der Artefakte in Anpassung an Eigenschaften einer bestimmten Experimentierumgebung ("Lebensraum"). Wechselwirkungen und Interaktionen zwischen Artefakten und Lebensraum spielen eine große Rolle in der Entwicklung von Designprinzipien für Artefakte und Lebensraum. Untersucht werden hierbei beispielsweise Energieautonomie, Adaptivität und Lernen. In der Alife-Community weitverbreitet sind sogenannte "verhaltens-orientierte" Steuerungsansätze. Ein wichtiger Aspekt ist hierbei die "Emergenz" von komplexem, globalen Verhalten (aus Beobachtersicht), ohne explizite Programmierung dieses Verhaltens. Inspirationsquelle für diese bottom-up Ansätze waren beispielsweise die Überlegungen von Valentin Braitenberg (Braitenberg 84) zur Entwicklung komplexen Verhaltens aus einfachen Komponenten.
Eine andere Gruppe von Arbeiten beschäftigt sich mit Interaktionen in Gruppen von autonomen Robotern, vor allem mit Aspekten der Kommunikation und Kooperation. Hierbei werden z.B. soziale Insekten (Termiten u.a.) als Vorbild für "kollektives Verhalten" verwendet.
Hinsichtlich der Fragestellungen und zum Teil. auch Methoden der Alife-Forschung gibt es vielfältige Überschneidungen mit Arbeiten im Bereich Robotik oder KI, denn auch in diesen Bereichen hat man sich "die Konstruktion intelligenter Artefakte" auf die Fahne geschrieben. Ein wesentlicher Unterschied liegt allerdings in der grundsätzlichen Einschätzung darüber, wie dieser Weg möglichst erfolgreich beschritten werden kann. In der Alife-Community geht es weder ausschließlich um die Übertragung von Prinzipien aus den Naturwissenschaften in technische Domänen (Bionik), noch um die Konstruktion möglichst leistungsfähiger Roboter. Im Fokus steht vielmehr die Konstruktion selbständig überlebensfähiger Artefakte, parallel zur Evolution natürlicher Systeme.
Die Ergebnisse der Alife-Forschung in Form von Hard- oder Softwareprodukten können einerseits in der Konstruktion intelligenter Roboter direkt Verwendung finden, andererseits Anregungen für Studien natürlicher Systeme geben, d.h. Artefakte können als "Testbett" oder Material für vergleichende Studien zwischen natürlichen und künstlichen autonomen Systemen dienen. In diesem Sinne ist der Begriff "Artificial Life" nicht eine provokante oder anmaßende Steigerung von "Artificial Intelligence", sondern stellvertretend für die Idee einer interdisziplinären Herausforderung, hinweg über die Grenze zwischen den Natur- und Kognitionswissenschaften einerseits und den Computer- und Ingenieurswissenschaften andererseits.
Die wichtigsten Konferenzen, deren Proceedings einen Überblick über den Bereich Alife geben, sind die "Workshops on Artificial Life" (1987, 90, 92, 94), die "European Conferences on Artificial Life" (ECAL 1991, 93), die "Conferences on Simulation on Adaptive Behavior" (SAB 1990, 92, 94) und "From Perception to Action" (PerAc'94). Relevante Zeitschriften sind "Artificial Life" sowie "Adaptive Behavior". Im Internet finden sich Informationen über Alife in der news-group "comp.ai.alife" und im WWW unter http://alife.santafe.edu/alife/ (MIT Press Artificial Life Online). Levy (Levy92) gibt eine spannende Einführung zur Geschichte der Forschungsrichtung Artificial Life.
Literatur:
Valentin Braitenberg (1984): Vehicles: Experiments in Synthetic Psychology. MIT Press, Cambridge
Christopher G. Langton (1988): Artificial Life. Proc. Artificial Life I, p 1-47
Steven Levy (1992): Artificial Life, the quest for a new creation. Penguin Books
Thomas S. Ray (1991): An Approach to the Synthesis of Life. Proc. Artificial Life II, p 371-408
Luc Steels (1994): The Artificial Life Roots of Artificial Intelligence. Artificial Life Journal, Vol 1,1, MIT Press, Cambridge
S. W. Wilson (1991): The Animat Path to AI. SAB-I, 1990, p15-21