Vida Artificial, Biocomputación y Nanotecnología

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Son sistemas adaptativos en los que el aprendizaje tiene lugar por medio de mecanismos evolutivos. El Sistema Inmune (anticuerpos) es capaz de reconocer cualquier célula extraña al organismo (antígeno). Reconoce las propias y las que el cuerpo genera

Consiste en AAGGs ampliados. Existen individuos (agentes) con localizaciones geográficas e interacciones (comercio, lucha,)

Procesos Adaptados: Organismos = Aprendizaje Especies = Evolucion

nanorobots cirujanos • reparación de moléculas • defensas inmunológicas • bases de datos ultraminiaturizadas • programación del DNA de bacterias • reestructuración de una ameba Micromotores: Manipulación de sensores ópticos en armas nucleares. Sandía Labs. Torres orbitales: • Propuesto por Artsutanov (URSS) 1960

Estaciones de trabajo para Nanotecnología

Propuestas por Schneiker y Hameroff. Combina múltiples MET, microscopios ópticos y guías de fibra óptica. Permiten manipulaciones moleculares (corte, pulido, perforación, ... ). Se han conseguido alambres de oro de 80 A. 1 Ensambladores. Micromáquina con la capacidad de construir cualquier máquina para la que haya sido programado a partir de módulos químicos estándar (motores, componentes estructurales, ... ) Estrategia: Construir un micro-robot auto-reproductor que vaya fabricando copias de si mismo cada vez menores

1959. Richard Feynman.Utilizar máquinas para hacer máquinas más pequeñas que hagan máquinas más pequeñas hasta el nivel atómico. Máquinas de Feynman. Nanocomputadores y microrobots 1965. Shoulders. Trabajo en laboratorio con plasmas, elasticidad y plasticidad infinita .. Autoreproducción 1972. Ettinger. N anorobots funcionando como máquinas de reparación celular. 1978. Zingsheim.Ingeniería Molecular. Diseño y construcción artificial de complejos supramacromoléculares.

Microscopio de Efecto Tunel

Herramienta fundamental para la NT y PT. MET: Puede representar a nivel atómico las propiedades: • eléctricas • estructurales • dinámicas Redes de Neuronas .... • de metales, semiconductores, moléculas biológicas

Definición

Comenzando con una forma natural, ir reemplazando moléculas hasta rendir una forma artificial • Desarrollo de sistemas vivos híbridos: » NT - funciones de computación » BIOL.- funciones de síntesis de material » MICROTECH. - Replicación artificial. Término NANOTECNOLOGÍA: acuñado en 1974 por Taniguchi

¿Como ?

Las moléculas pueden funcionar como interruptores porque sus átomos son móviles y cambian de posición de un modo predecible Dirigiendo ese movimiento atómico, se generan 2 estados discretos en una molécula (se pueden usar para representar O y 1).

¿Para que?

Paralelismo implícito idóneo para almacenamiento de datos tridimensional (1 billón de bits/cm2) frente al 2D de la superficie de los discos magnéticos (100 mili. bits/cm2)

¿Cuando?

1970: Halobacterium Salinarium: bacteria con propiedades especiales de respuesta a la luz. Crece en condiciones de baja concentración de oxígeno

¿Porque?

Si continúa la tendencia hacia la miniaturización de los chips el tamaño de una puerta lógica de un ordenador será en el año 2030 similar al de una molécula

¿Que es?

Intento de explotar ciertas propiedades especiales de moléculas biológicas para la construcción de ordenadores: =::} Más pequeños =::} Más baratos =::} Más rápidos

Interrelación entre aprendizaje y evolución

AA.GG.: Modelos computacionales de la evolución que juegan un papel muy relevante en muchos sistemas de V A. Los AAGG se han empleado: • Como herramientas para resolver problemas prácticos (Aplicación en IA) • Como modelos científicos de procesos (Aplicación en VA)

Modelización de conductas sociales

Sociedades humanas, colonias de insectos Modelizar la evolución de las cooperaciones: • competición, • simbiosis, • parasitismo

Modelización de sistemas inmunes

Modelización de ecosistemas

Algoritmos Genéticos y Vida Artificial

NANOTECNOLOGÍA

BIOCOMPUTACIÓN

Conclusion

La V A no es sólo un reto tecnológico o científico, supone también un desafío a nuestras más fundamentales, creencias sociales, morales, filosóficas y religiosas. Nos puede forzar a reexaminar nuestro lugar en el universo y nuestro papel en la naturaleza

El Ser Humano tiene una larga historia de construcción de artilugios que simulan objetos de la naturaleza: herramientas, aviones.

Vida artificial

Aplicaciones

Aplicaciones prácticas de los principios biológicos: • hardware y software • nanotecnología • robots móviles • naves espaciales • fabricación industrial • medicina

Bases teoricas

los organismos vivos son solamente máquinas bioquímicas complejas; la complejidad de su conducta resulta de la naturaleza no-lineal de las interacciones entre sus componentes.

Vida Artificial, Biocomputación y Nanotecnología

Vida Artificial y Virus Informáticos

Propiedades de la Vida

Auto-reproducción 1 Almacenamiento de información para su auto-organización. No metabolismo. Materia- energía Interaccionan con el entorno Adaptación a distintos entornos Crecimiento. Crecen en número con el tiempo. Los virus informáticos cumplen todas las propiedades excepto la del metabolismo. Por ello no pueden ser considerados un ejemplo completo de VA.

Evolución

Se han descrito ya varias generaciones: 1 aG. Simples. Sólo se replican. No efectos 2a G. Auto-reconocimiento. No se saturan. 3a G. Invisibles. Falsean datos de los antivirus 187 4a G. Acorazados. Más voluminosos. Código sin utilidad para confundir. 5G. Polimórficos. Capacidad para mutar

Historia

1980. Primera infección en un Apple 1981. Primera infección en BBS 1983. Cohen acuña el término

Definición de Virus Informáticos

Un virus informático es un segmento de código (200-4000 bytes) que se copia a sí mismo en uno o más programas "host" cuando se activa.

Interdisciplinaridad

Sistema -características

•Consisten en poblaciones de programas simples o especificaciones • No hay un programa que controle a los demás • Cada programa detalla el modo en el que una entidad interacciona con el entorno, incluyendo otras entidades • Por tanto, cualquier conducta de alto nivel es emergente

Esencia

Se trata de conseguir conductas "vivas" a partir de poblaciones de entidades semi-autónomas cuyas interacciones locales son gobernadas por un conjunto de reglas simples.

Ideas comunes a los sistemas VA

Desarrollo de sistemas: Metodología, Control, Especificación, Conducta y Simulación

Antecedentes

En Septiembre de 1987, tiene lugar la primera reunión sobre V A, donde asistieron 160 científicos de varias áreas: Informática, Biología, Física, Antropología

Concepto

Metodología de trabajo:

VIDA ARTIFICIAL: Síntesis en ordenador de vida

BIOLOGÍA: Análisis de organismos vivos

Definicion

Consiste en el estudio de sistemas realizados por el hombre que exhiben conductas características de los sistemas vivos de la naturaleza

Introduccion

Multidisciplinariedad

Niveles de organización

La materia biológica se organiza: Sociedades - SOCIOLOGÍA Individuos - PSICOLOGÍA Órganos - BIOLOGÍA Células - BIOL. MOLECULAR Moléculas - QUÍMICA Átomos - FÍSICA Leyes - MATEMÁTICAS

Computación basada en modelos de la naturaleza

Subtema