Учебная моделька для демонстрации возможностей отбора

[macroevolution]

С 1-го сентября я читаю лекции, две пары в неделю, первокурсникам - будущим экономистам ("совместный бакалвриат РЭШ и ВШЭ"). Мой курс официально называется "введение в науки о жизни". Интересно (мне и, надеюсь, детям тоже), но пока уходит очень много времени на подготовку лекций (это не совсем лекции, а наполовину семинары: с вопросами, домашними заданиями, которые надо проверять, и т.п.) Если честно - практически всё время уходит. Собираюсь кое-что объяснять при помощи простых компьютерных моделей. Уже сделал одну: для демонстрации того, чем естественный отбор отличается от случайного поиска (почему обезьяна, случайно нажимая на клавиши, никогда не напечатает Гамлета, а алгоритм "мутации + отбор" - таки напечатает).  Идея этой программы, как внимательные читатели этого блога знают прекрасно, взята из книги Докинза "Слепой часовщик". Только у меня там есть пара дополнительных возможностей: например, можно регулировать темп мутагенеза. И, соответственно, можно убедиться в том, что существует некий оптимальный темп: если мутации происходят слишком часто, отбор не может довести эволюционирующую последовательность до идеала. Если слишком редко - доведет, но потратит больше времени. И можно посмотреть, как именно будет вести себя эволюционирующая последовательность, если отбор не справляется с мутациями ("генетическое вырождение" - это вовсе не однонаправленный и необратимый уход от оптимума, а движение к некому вполне определенному равновесному состоянию). Это игрушечка, конечно. С вполне определенными и ограниченными задачами. И да, я знаю, чем моделируемая ситация отличается от реальной эволюции :)
если кто хочет поиграть: можно скачать программку, она в Access. Левая кнопка - отбор, правая - случайное блуждание, верхнее окошко - исходная последовательность (можно набрать любую), маленькое окошечко посередине - скорость мутагенеза (вероятность мутации на особь на букву на поколение). В общем, разобраться там не очень трудно.

Comments

[gegmopo4.livejournal.com]

Может быть существуют простые модели получше? Всё же Докинз тут профанирует.

[macroevolution.livejournal.com]

Ничего он не профанирует, если четко объяснить ограничения модели и в чем она соответствует, а в чем не соответствует реальности. Он это объясняет, и я тоже в рамках курса объясняю. "Получше", т.е. ближе к реальности, можно сделать только сложнее. Для первых занятий это неприемлемо. Но, впрочем, я собираюсь в дальнейшем сделать и более близкие к реальности модели, на которых уже буду показывать всякие тонкости: зачем нужно половое размножение, как влияет размер функциональной части генома на действенность очищающего отбора и др.

[gegmopo4.livejournal.com]

Если недообъяснить — получится ламаркизм с переходом в креационизм.

Самое важное в эволюции — что мы не знаем, что же у нас в итоге выйдет, какова конечная цель творения. Ну и то, что мутирует и скрещивается генотип, а отбор по фенотипу — тоже интересный момент.

P.S. А что делать с этим mdb? Можно его как-то без Access использовать?

[macroevolution.livejournal.com]

нет, оно открывается в Access. Но Access, как правило, все себе устанавливают вместе с другими программами Microsoft office.

[gegmopo4.livejournal.com]

У меня нет программ Microsoft Office.

[http://users.livejournal.com/_glav_/]

а каков подразумевается идеал и оптимальная скорость мутагенеза в имеющемся примере? бо я разницы не вижу..

[macroevolution.livejournal.com]

разницы между чем? Если между результатами нажатия на две кнопки, то проверьте, не стоит ли запятая вместо точки в качестве десятичного разделителя в скорости мутирования. Должна быть точка. Это глюк русского офиса.
Если между разными скоростями мутирования, то при 0.05 - 0.01 примерно оптимум, при 0.2 уже отбор не справляется с грузом мутаций.

[oldodik.livejournal.com]

В принципе можно задать отбор не на цитату из классики, а на округлость или жукоподобность букв. Вот у нас среда, в которой выживают круглые объекты, а вот - в которой многоногие. Тогда результатами будет ОООООО или ЖЖЖЖЖЖ

Тут ведь проблема в чем: живое проверяется отбором, что выжило - то выжило. И вот у нас люди и львы, орлы и куропатки. А здесь мы чем будем проверять? Какой критерий ставить, чтоб самим-то понять - какой набор букв ведет в тупик, какой - нет.

Воленс-ноленс прходится задавать искусственную цель. Я просто не вижу, как иначе продемонстрировать механизм в первом приближении.

[http://users.livejournal.com/_glav_/]

ага, таки дело в точке: вижу разницу (между правой и левой кнопкой) :)
а код этой программы можно как-то посмотреть?

[tinmonument.livejournal.com]

О, поздравляю Вас! Я мало знаю о ВШЭ (хотя, вроде, в любом случае не последний вуз), но слышал, что РЭШка — весьма достойное учреждение. Мой старый друг, выпускник мехмата, выучился после этого в РЭШке и без особого труда после нее поступил в аспирантуру в Йель. Отзывается о РЭШ с нейзменным уважением. Надеюсь, что у Вас будут достойные студенты.

[http://users.livejournal.com/_glav_/]

я имею в виду алгоритм: как я понял из коммента выше (http://macroevolution.livejournal.com/65380.html?thread=3164516#t3164516), тут идёт отбор на конкретную фразу?

[liartar.livejournal.com]

Александр Владимирович, а лекции не планируется записывать на видео? Может попробуете написать ребятам из univertv.ru? Или может в следующем году, если в этом все хорошо пройдет...

[oldodik.livejournal.com]

Ну, это Докинз задавал конкретную фразу. Ему интересно было, насколько быстро направленный отбор выведет его на "Ту би о нот ту би". И я здесь именно докинзовский подход, критикуемый гег-морозом, слегка защищаю.

А в программку сам и не играл пока))

[si14.livejournal.com]

Хм. Вы не пробовали искать в интернете готовые симуляторы? Я видел достаточно много разных, в том числе прямо в браузере.

[3seemingmonkeys.livejournal.com]

ну надо чтобы среда менялась видимо.
надо найти две похожих цитаты, эволюционировать к одной а потом поменять.

[http://users.livejournal.com/_glav_/]

а, понятно..

ну для поставленной задачи ("чем естественный отбор отличается от случайного поиска"), имхо наличие цели "не нарушает общности".
главное, помнить об этом при построении дальнейших рассуждений :)

[oldodik.livejournal.com]

Что-то мне подсказывает, что и А.В. своим студентам объясняет ровно то же самое))

[http://users.livejournal.com/__const__/]

Ну, положим, не все.
А у ряда товарищей, использующих для работы Linux даже возможности нет установить сей офис…

Учебная моделька для демонстрации возможностей отбор

[pingback-bot.livejournal.com]

User vchernik50 referenced to your post from Учебная моделька для демонстрации возможностей отбора (http://wikischool-ru.livejournal.com/23772.html) saying: [...] Оригинал взят у в Учебная моделька для демонстрации возможностей отбора [...]

[macroevolution.livejournal.com]

Не, я предпочитаю сам делать. Чтобы абсолютно точно знать все нюансы программы и быть в состоянии их изменить. Ну и чтобы программа абсолютно точно соответствовала тому, что именно я хочу объяснить студентам.

[macroevolution.livejournal.com]

Это вряд ли, это же такой ВУЗ. Высшая школа экономики называется. Там все очень строго. Не разрешат.

[macroevolution.livejournal.com]

Спасибо! Да, студенты по первому впечатлению вполне достойные.

[gegmopo4.livejournal.com]

Округлость и жукоподобность — то же самое. Мы заранее указываем цель и ведём к ней.

Правильнее было бы оценочной функцией брать не близость к целевой фразе, а, например, сумму «согласованности» соседних букв, определяемой по какой-то заданной матрице. Это, конечно, тоже мошенничество, фраза задана неявно, но интереснее, ведь сразу наблюдатель её не видит. И могут появится интересные эффекты. Хорошо, если эволюция может привести к разным конечным фразам (с разной вероятностью). Ещё лучше, если матрица не задаётся как данность, а вычисляется по какому-то другому длинному связному тексту, даже не содержащему всех слов конечных фраз.

[abs8192.livejournal.com]

Экономистам эволюционная биология, наверное, крайне нужна. Нужнее чем естественникам...

[maitre-de-jeu.livejournal.com]

Не не разрешат, а еще немного денег дадут на реализацию этой идеи и помогут с технической стороной вопроса: http://www.hse.ru/org/hse/iff/video. В любом случае, главное - желание автора.

[wormball.livejournal.com]

Не могу посмотреть программу (у меня линукс), однако присоединюсь к совету использовать другие языки для подобных целей. В смысле соотношения широты возможностей, удобства использования и лёгкости освоения - Python вне конкуренции (а также программы на нём будут и в линуксе работать).

Также неплохой вариант - javascript - можно будет запустить в любом браузере, но геморроя с программированием всё же побольше.

В википедии есть статья http://en.wikipedia.org/wiki/Weasel_program , а там в конце ссылки на различные реализации. Вот, скажем, коллекция исходников на различных языках программирования http://rosettacode.org/wiki/Evolutionary_algorithm . На питоне там ажно две программы, и обе короткие и прозрачные.

[oldodik.livejournal.com]

Ну так это все и есть - более сложные, следующие модельки. А для самого начала, просто чтоб показать, чем отбор отличается от простой цепочки случайностей - можно и цель указать.

[oldodik.livejournal.com]

Имхо, экономистам как раз не мешает маленько разбираться в естественных науках. При нынешнем засилье фриков от естественных наук, норовящих отщипнуть себе денежку. Да и вообще - любому гуманитарию необходим обзорный курс ест. наук, а естественнику - гуманитарных. А технарям и то и другое. Тогда у фриков сразу аудитория похудеет.

Потому что сейчас как? технари ведутся на фоменку, гуманитарии на креацинизм. И тд и тп.

[oldodik.livejournal.com]

Учитывая комментарий maitre_de_jeu - просим-просим!

[dorombos.livejournal.com]

Какие все, однако, богатые :-/

[nataly-demina.livejournal.com]

А в какой день недели лекции и где (в каком здании), а то я бы тоже с удовольствием послушала. Правда, пропускная система..

[macroevolution.livejournal.com]

В такой "цели", которая вроде бы задается в модели, нет абсолютно ничего нереального. Допустим, речь идет об эволюции аминокислотной последовательности какого-то фермента, катализирующего некую реакцию в некоторых условиях. В пространстве всех возможных последовательностей действительно существует "идеальная" последовательность, которая справилась бы с этой функцией в этих условиях лучше всех (или целое облако таких идеальных последовательностей, не важно). Эта идеальная последовательность там действительно есть, в "идеальном мире всех возможных последовательностей", даже если в реальном мире такого белка пока не существует. И отбор вполне может двигать реальные последовательности (которые справляются с данной функцией, но менее эффективно) в сторону этой якобы "идеальной цели".
Так что упреки такого рода несостоятельны. Здесь нет никакой телеологии на самом деле.

[macroevolution.livejournal.com]

Боюсь, что в данном случае студентам и всем остальным придется довольствоваться тем, что есть у меня и на чем умею программировать я. Даже иначе: тем, на чем мне легче и быстрее всего к очередному занятию накатать программку. Осваивать какие-то новые языки и системы для меня сейчас абсолютно нереально, вообще такой вопрос не стоит.

[oldodik.livejournal.com]

О, и даже так)) Спасибо за разъяснение, оно еще и очень красивое.

[oldodik.livejournal.com]

Вот Александр поясняет: http://macroevolution.livejournal.com/65380.html?thread=3171172#t3171172

По-моему, красота, и упреки снимаются. действительно.

[macroevolution.livejournal.com]

Спасибо за ссылку! Надо же, weasel program. Как эта идея стала популярна! А текст на питоне для меня вот так с ходу абсолютно непонятен. Я всю жизнь только на разных бейсиках программировал.

[macroevolution.livejournal.com]

Ах вот как. Ну тогда другое дело.

[macroevolution.livejournal.com]

Покровский бульвар, 11 (ВШЭ)
Корпус Г. Лекции начинаются в 9-00, в понедельник в аудитории Г-209, в четверг в аудитории Г-502.

Как победить пропускную систему, я пока не знаю. Попробую спросить у коллег, можно ли организовать вам пропуск.

[mfi.livejournal.com]

Извините, не работает. MS Office 2007. Насколько понимаю - дело в том, что некоторые имена и строки написаны в кодировке Win1251, которая по умолчанию только в славянских странах. Лучше бы Юникод, если можно.

Напишите, какая конечная фраза? Попробую смастерить аналог на чем нибудь другом.

спасибо - очень интересно

[kean2006.livejournal.com]

Спасибо Вам, что не забываете подкинуть в жж интересный материальчик. Присоединяюсь к просьбам организовать видео-съёмку лекций. Конечно, Ваши авторские права при этом пострадают, какие-то идеи, относящиеся как к науке, так и методике преподавания могут тихо перекочевать к другим (думаю, половина тех, кто посмотрит Ваши лекции, сами преподают). Но делу распространения знаний и тренировке способности мыслить Вы оказали бы огромную услугу.
Необходимость такого рода материалов поняли даже на телевидении. Проект канала "Культура" под названием "Академия" – ныне весьма успешный и популярный в прайм-тайм. К сожалению, телевизионный формат 1-2 лекции по 40 минут не позволяет говорить о какой-либо серьёзности - скорее это введение о существовании той или иной области науки и её месте в нашей жизни. Интернет здесь пока вне конкуренции. Все мы знаем, что учебники требуют слишком много времени как для написания, так и для освоения. Живое общение всегда интереснее и одновременно интенсивнее.
В качестве примера приведу цикл лекций, прочитанный несколько лет назад Артуром Черниным в рамках Школы Современной Астрофизики. Слушателей было порядка 50 человек, а вот записи лекций прошли по многим сайтам - как по официальных (институты), так и по пиратским ( в том числе лежат на торрентах: скачан: 3604 раза). Сказать точно, сколько человек скачало и посмотрело нельзя, но даже если брать по минимуму – несколько тысяч – это прекрасная цифра, потому что эти знания не остались в узкой среде профессионалов, а ушли тем, кто хотел бы самообразовываться, несмотря на внешние обстоятельства. Возможно 99% никогда не смогут применить эти знания, но они всё-равно не лишние в истории развития русского менталитета и сознания. А то удовольствие, которое получаешь при просмотре подтверждает известную истину «не хлебом единым…». Аналогично, огромное спасибо Кондрашову Алексею, прочитавшему в прошлом году свободный курс в МГУ и записавшему его на видео и другим добрым людям.
Образовательные сайты – хороши, но на мой взгляд, лекции дают более системный взгляд. Самостоятельно прочитать все материалы, как новые, так и старые, и построить их в некую систему для большинства затруднительно- и тогда наступает пресыщение информацией. В хорошо продуманных лекциях такого не бывает.

Re: спасибо - очень интересно

[wormball.livejournal.com]

Я думаю, об авторских правах беспокоится разве что университет. Автор, насколько я знаю, всегда только за распространение. Идею с "академией" поддерживаю.

Re: спасибо - очень интересно

[wormball.livejournal.com]

А, ну так вот же. http://macroevolution.livejournal.com/65380.html?thread=3165540#t3165540

[kean2006.livejournal.com]

Ну что Вы сами с собой спорите, я нигде не утверждал, что автора останавливают такие вещи. Я утверждал, что в общем случае необходимо об этом думать. Думаю, хозяин жж без нашей подсказки решит. Наше дело - дать ему понять, что нам его слова и мысли действительно нужны как в книгах, так и в общедоступных лекциях... чтобы он не постеснялся и не поленился затратить время на организацию. А просьбы выше я читал, потому и написал "присоединяюсь к просьбам..."

[artemn.livejournal.com]

оно еще и очень красивое

это спорно. А вот то, что оно просто не верно -- неоспоримо.

[f2nd.livejournal.com]

Пропуск 100% можно организовать, спросите в учебной части. Правда если таких желающих будет много, они могут возмутиться.

Если вдруг будут проблемы с вашей учебкой, попробуйте, например, на эконом обратиться или спросите, кто сейчас занимается всякими открытыми лекциями (периодически такое бывает).

[palmikko.livejournal.com]

Здорово! Таки будет?

[-darkus-.livejournal.com]

У Вас же имеется целевое значение, а у естественного отбора цели нет. Или я не так понял?

Присоединяйтесь к дискуссии у меня: http://users.livejournal.com/_darkus_/619515.html