Scifi-kirjallisuuden ja elokuvan klassikko, tohtori Frankenstein, ratkaisi elämän arvoituksen rakentamalla kuuluisan hirviönsä. Myös Pelle Pelottoman pikkuapulainen heijastaa sarjakuvaviihteen välityksellä ihmisen haavetta luoda keinotekoista elämää. Elämällä leikkimistä tutkitaan kuitenkin vakavan tieteellisesti tekoelämä-nimisellä tutkimusalalla, jonka uskottavuus on saanut kärsiä kaikenlaisten satujen ja myyttien takia. Tekoelämä on kehittynyt tietotekniikan ja biologian risteytyksestä. Suomen ensimmäinen ’Tekoelämä – Artificial Life’ -symposio pidettiin toukokuussa Helsingissä. Järjestäjinä olivat Suomen Tekoälyseura, Valtion teknillinen tutkimuskeskus (VTT) ja Teknillisen korkeakoulu.
”Tekoelämän tutkijat uskovat, että elämää voidaan kuvata formaaleina järjestelminä ja tietokonesimulaationa. Voidaan jopa luoda aivan uudenlaisia ’eläviä’ järjestelmiä”, kertoo tutkija Eero Hyvönen VTT Tietotekniikasta.
Millä perusteella voidaan jotain oliota pitää elävänä? Yleisesti elämän tunnusmerkkeinä pidetään olioiden itsenäistä kehittymistä ja lisääntymistä. Myös lajin evoluutio ja aineenvaihdunta ovat olennaisia elävän järjestelmän ominaisuuksia. ”Elämän määrittely on kuitenkin käytännössä hankalaa. Esimerkiksi autosta voisi sanoa, että se on elävä, koska sillä on tietynlaista aineenvaihduntaa. Toisaalta muulia ei voitaisi pitää elävänä, koska siltä puuttuu lisääntymiskyky”, Hyvönen selittää.
Kellonvalmistus näytti tietä
Tekoelämän ja tekoälyn varhaisena edeltäjänä on ollut kellonvalmistustekniikka. Mekaanisista kellokoneistoista ei ole kovin pitkä matka nykyisiin tietokoneisiin, myös niiden toimintaa tahdittaa sähköinen kidekello. Seuraava askel lähemmäksi tekoelämää oli 1900-luvulla kehitetty teoria algoritmeista, jossa kone toimii askelittaisen toimintaohjeen eli ohjelman mukaisesti.
”Perustan tekoelämän kehittelylle antoi lopulta John von Neumannin idea esittää sekä algoritmi että sen käsittelemät tiedot yhtenäisessä muodossa, binäärilukuina tietokoneen muistissa.” Sen jälkeen tietokone kykeni käsittelemään yhtälailla ulkoista tietoa ja ohjelmia. Ohjelma saattoi siten kehittää itseään tai luoda uusia ohjelmia. Tietokoneiden kehittelyn unelmana oli aluksi luoda ihmisaivojen kaltaisia koneita. Keinotekoisten hermoverkkojen rakentelu on sen haaveen peruja.
Tekoelämän tutkimus perustuu havaintoihin ja tietoihin biologisesta elämästä. Biologia pyrkii analysoimaan elämänmuotoja, kun taas tekoelämä pyrkii jäljittelemään elämää. ”Tekoelämän tutkimuksen mottona on, ettei elämän ongelma ratkea tarkkailemalla elämää vaan luomalla sitä,” Hyvönen teroittaa.
Keinotekoinen luonnon valinta
Tekoelämän tärkeimpiä sovelluksia ovat John Hollandin keksimät geneettiset algoritmit (GA), jotka perustuvat darwinilaiseen evoluutioon. GA kehittää tietokoneen avulla ratkaisujen joukkoja. Huonot ratkaisut karsiutuvat ja parhaimmat yleistyvät ’luonnollisen valinnan’ kautta. GA:n periaate sopii mm. hankalien optimointiongelmien ratkaisemiseen. Geneettisen algoritmin yleisin sovellusalue tekniikassa on töiden ajoitus, esimerkiksi hissien ohjaus tai tehdastyön rytmittäminen. Toiseksi yleisin on robotiikka.
GA:ta on sovellettu menestyksellisesti myös taloustieteeseen ja taiteeseen. Ihmeellinen GA voi jopa auttaa poliisia yhteiskuntarauhan ylläpitämisessä. Rikoksen silminnäkijöiden kuvausten perusteella voidaan etsintäkuulutetusta luoda kuva tietokonealgoritmin avulla.
Liina Puustinen
