Объяснение основных биологических концепций специалисту по информатике?

Эволюция

Эволюция — это накопление генетических мутаций, приводящее к фенотипической изменчивости (физическим характеристикам), при которой сохранившиеся вариации больше подходят для среды, в которой живет организм, что позволяет ему лучше выживать и, что особенно важно , воспроизводиться так же хорошо, как или лучше. -чем его конкурирующие организмы.

С точки зрения информатики это было бы похоже на начало проектирования базового ЦП со всеми абсолютными потребностями. Теперь давайте представим, что каждое поколение ЦП после вашего первого будет случайным образом разрабатываться чем-то под названием «ОС под давлением». Давление OS не волнует, соответствуют ли процессоры, которые она разрабатывает, потребностям потребителя. ProOS бесчувственный. ОС чистой логики. ВСЕ , что он будет делать, — это создавать набор случайных дизайнов, отмечать, какие из них продаются лучше всего, и делать самые продаваемые из них шаблоном для следующего раунда случайных дизайнов.

Отбор и вариация

Отбор — это процесс, посредством которого давление окружающей среды (низкая влажность, высокая температура, большая высота, доступная пища, экстремальное давление на дне океанских впадин и т. д.) определяет, насколько хорошо выживает каждое последующее поколение организмов.

В нашей аналогии Давление ОС является причиной Отбора. Некоторые конструкции ЦП не будут соответствовать потребностям потребителей (атомы первого поколения, которые едва могли управлять тостером). Такие больше производиться не будут. Другие будут очень успешными (например, серия Pentium-4, которая существовала годами) и быстро превзойдут числом низшие.

Некоторые проекты, какими бы странными они ни были, найдут успех за пределами настольных компьютеров или рабочих станций энтузиастов. Например, разработки ARM, которые никогда не были частью рынка настольных компьютеров, но нашли большой успех в телефонах и бизнес-устройствах.

Рыночные требования/окружающая среда, удовлетворяемые случайными вариациями, производимыми ОС Pressure, создавали вариации в типах доступных ЦП.

Процессоры ARM Snapdragon никогда не могли конкурировать на рынке настольных ПК для энтузиастов. Это царство Sandy Bridges, Haswell, Sempron и Phenom. С другой стороны, это совершенно разные конструкции, основанные на общих конструкциях несколько десятилетий назад, которые были сильно изменены за эти годы, и которым не нужно конкурировать. Snapdragon и Sempron могут сосуществовать, потому что они занимают разные ниши.

Теперь, когда потребности потребителей снова меняются — если все устанут от мобильных телефонов, планшетов и настольных компьютеров в пользу персональных помощников в форме конуса, которые можно носить в ухе, — дизайн снова изменится под этим новым давлением. В конце концов дизайн CPU one станет стандартом для этого конкретного устройства, и можно сказать, что вариации CPU эволюционировали , чтобы добиться этого благодаря выборочному давлению со стороны потребителей.

Биология работает точно так же, за исключением того, что процесс отбора инициируется давлением окружающей среды, чтобы произвести вариации организма, которые могут успешно воспроизводиться. Это также продолжается более 3 миллиардов лет.

Обратите внимание, что это всего лишь аналогии, а не точные определения.

Итак, давайте представим ДНК как строку из 4 букв, которая является программным кодом организма. Также рабочая среда является хорошим аналогом биологической среды (оперативная память, процессорное время, дисковое пространство - в виде ресурсов, таких как пища, вода и т. д.). Гены организма можно представить как методы объекта, как в объектно-ориентированном программировании. Определим некоторые функции:

Размножение: копирует строку и создает новый экземпляр организма (как новый экземпляр программы) — клетку или потомство — это означает бесполое размножение. Половое размножение берет два экземпляра программы и случайным образом меняет свои функции и создает новый экземпляр с этим перетасованным кодом (рекомбинация).

Мутация: вызывает случайные изменения в строке в случайное время. Это гарантирует наличие разных «версий» кода. Вам нужна мутация, чтобы эволюция работала.

Также вам нужен Отбор — или, скорее, избирательное давление — это похоже на изменение среды — более эффективные коды выживут, остальные умрут (т. е. сбой, нехватка памяти (еда)) и т. д.) Отбор движет эволюцию вперед. Кроме того, программы могут взаимодействовать друг с другом и функционировать как избирательное давление — подумайте об антивирусных программах, троянах или вирусах — вам нужны все более и более совершенные антивирусные программы, потому что появляются новые вирусы, а плохим парням нужны новые вирусы, потому что антивирусные программы продолжают получать все лучше и лучше - они оба оказывают избирательное давление друг на друга и управляют эволюцией друг друга.

(Генетическая) Вариация: подумайте о группе программ с похожими функциями: например, редактирование текста. Это как разные особи одного вида, потому что они могут делать одно и то же, но все они немного разные. Эти «виды» эволюционируют, приобретая новые функции путем мутаций (программист добавляет новые участки кода — мутация), и после того, как они приобретают достаточное количество новых функций, они превращаются в новое программное обеспечение — новые виды. Эволюция требует много времени для создания новых видов - как и кодирование нового программного обеспечения :).

Надеюсь, это поможет.