Bằng cách giả lập 25000 thế hệ tiến hóa trong máy tính, kỹ sư và những nhà khoa học robot của ĐH Cornel đã khám phá ra tại sao mạng lưới sinh học có xu hướng sắp xếp như các module, một phát hiện cho phép hiểu sâu hơn về sự tiến hóa của độ phức tạp của sinh vật (evolution of complexity). Phát hiện mới cũng giúp tạo 1 bước tiến về trí tuệ nhân tạo, qua đó bộ não của robot có thể thu nhận thái độ biết ơn hay sự xảo quyệt của động vật.
Từ bộ não đến các mạng lưới quy định bởi gene, nhiều thực thể sinh học được sắp xếp thành các module – là những cụm dày đặc của các bộ phận kết nối bên trong một mạng lưới phức tạp. Trong nhiều thập kỷ, các nhà sinh học đã muốn biết tại sao con người, vi khuẩn, và các tổ chức khác đều tiến hóa theo phong cách module như vậy. Tương tự như các kỹ sư, Tự Nhiên tạo ra các sự vật theo hình thức module bằng cách xây dựng và kết hợp các phần tách biệt nhau. Nhưng nó lại không giải thích được tính module hóa đã tiến hóa như thế nào ngay từ đầu. Các nhà sinh vật học danh tiếng như Richard Dawkins, Gunter P. Wagner và sau này là Stephen Jao Gould đã xác định câu hỏi về tính module như là tâm điểm để suy nghĩ và thảo luận về “sự tiến hóa của độ phức tạp”.
Trong nhiều năm, có một giả thuyết khá thịnh hành, giả thuyết đó đơn giản là : các module tiến hóa bởi vì những thực thể khi đã được module hóa có thể phản ứng lại những thay đổi một cách nhanh chóng hơn, do đó có ưu thế thích nghi hơn các đối thủ không được module hóa. Nhưng điều đó có lẽ không đủ để giải thích về nguồn gốc, bản chất của hiện tượng.
Nhóm nghiên cứu đã khám phá ra rằng, sự tiến hóa tạo ra các module không phải bởi chúng muốn tạo ra một thiết kế có tính thích nghi cao hơn, mà bởi thiết kế module hóa có những kết nối mạng ngắn và ít hơn. Những kết nối này khá tốn kém (vật chất ?) để xây dựng và bảo quản. Như vậy theo chiều hướng này , nó đã đủ để tính đến “cost of wiring” (tạm dịch chi phí đường dây- để kết nối các thành phần) trong các lý do làm sự tiến hóa thiên về cấu trúc module hóa. Thuyết này được trình bày chi tiết trong “The Evolutionary Origins of Modularity” (Tạm dịch: Nguồn gốc tiến hóa của tính module), phát hành ngày 29 tháng 1 trong Biên Bản của Hội Đồng Hoàng Gia (Royal Society) bởi Hod Lipson-phó GS ngành cơ khí và kỹ thuật hàng không vũ trụ ĐH Cornell , Jean-Baptiste Mouret – GS ngành Robot học và khoa học máy tính tại trường ĐH Pierre et Marie Curie tại Paris và Jeff Clune- một cựu khoa học gia tại Cornell, hiện đang là GS thực tập ngành khoa học máy tính tại ĐH Wyoming.
Để kiểm chứng thuyết này, các nhà nghiên cứu đã giả lập sự tiến hóa của mạng lưới cùng hoặc không cùng chi phí cho kết nối trong mạng lưới. “Một khi bạn thêm chi phí/tốn kém cho kết nối trong mạng lưới, các module ngay lập tức xuất hiện. Còn nếu không tính tốn kém, các module không bao giờ được hình thành. Tác động này rất là kịch tính”, Clune cho biết. Những kết quả này có thể giúp giải thích gần nhu toàn bộ sự hiện hữu của tính module trong các mạng lưới sinh học gồm nhiều loại khác nhau tương tự mạng lưới thần kinh- ví dụ như bộ não của sinh vật- và mạng lưới mạch máu, mạng lưới quy định gene, mạng lưới tương tác protein-protein, mạng lưới trao đổi vật chất và thậm chí cả mạng lưới được xây dựng bởi con người như Internet. “ Khả năng tiến hóa của tính module hóa, cho phép chúng ta tạo ra nhưng bộ não điện toán phức tạp và tinh vi hơn nữa” Clune cho biết. Lipson cũng cho biết: “Chúng tôi đã có cố gắng thử rất nhiều cách khác nhau để phá câu hỏi về tính module hóa. Nhưng đây chính là cách đơn giản nhất và tốt nhất”. Nghiên cứu này được tài trợ bởi Viện Khoa Học Quốc Gia (National Science Foundation) và Sở Nghiên Cứu Quốc Gia Pháp (French National Research Agency)
—————————————————————————————————————
Người dịch: Trungmaster5, theo Sciencedaily
Luận Văn : http://rspb.royalsocietypublishing.org/content/280/1755/20122863.full.pdf
—————————————————————————————————————
