Genialny matematyk miał rację! Nasiona popularnej rośliny potwierdziły jego teorię
Nasiona rośliny chia, czyli szałwii hiszpańskiej, które zostały wykiełkowane przez naukowców w ramach eksperymentu, potwierdziły model matematyczny zaproponowany przez legendarnego matematyka i informatyka Alana Turinga dziesiątki lat temu.
Model ten opisuje, w jaki sposób dochodzi do powstawania wzorów takich, jakie mogą pojawiać się w roślinności pustynnej, albo np. w plamach lamparta i paskach zebry. Te i inne plamiste i prążkowane wzory występujące w przyrodzie są przykładami tak zwanych wzorów Turinga, nazwanych tak od nazwiska słynnego brytyjskiego matematyka i informatyka Alana Turinga.
Czytaj także:
- Znaleźliśmy w kosmosie potwora. Oficjalnie jednego z największych w historii badań
- Stworzyli 6 przykazań sztucznej inteligencji. Musi je spełnić, żeby była bezpieczna dla ludzi i świata
- Planety zbudowane z ciemnej materii - jak je odnaleźć?
Alan Turing - tragiczny geniusz, który wyprzedził swoją epokę.
Turing to jeden z pionierów informatyki. Stworzył m.in. koncepcję maszyny Turinga, która mogłaby służyć do wykonywania algorytmów. W czasie II wojny światowej pracował nad złamaniem szyfrów słynnej maszyny Enigma, co opisuje m.in. film „Gra Tajemnic”. Uważany jest także za jedną z najbardziej istotnych postaci w dziedzinie sztucznej inteligencji, choć oczywiście nie dlatego że brał udział przy jakichkolwiek pracach przy jej powstawaniu. Jest tak dlatego, że zaproponował on w 1950 roku test nazwany od jego nazwiska, który w dużym skrócie miał określać zdolność maszyny do samodzielnego myślenia. To geniusz, który wyprzedził swoją epokę.
Jego życiorys jest jednak bardzo smutny. Był gejem co sprawiło, że został skazany przez brytyjski sąd za „naruszenie moralności publicznej”, czyli stosunki homoseksualne z mężczyzną. Z powodu wyroku, Turing stracił certyfikat dostępu do poufnych informacji w wywiadzie brytyjskim, z którym współpracował. Został też odsunięty od badań związanych z konstrukcją komputera. Trzeba wiedzieć, że było to dla niego niezwykle ważne, bowiem to on tuż po II wojnie światowej stworzył jeden z pierwszych na świecie elektronicznych komputerów.
Dwa lata przed samobójczą śmiercią, w 1952 roku zaprezentował on równania i teorię pokazującą, jak proste interakcje między konkurującymi czynnikami mogą prowadzić do zaskakująco złożonych wzorów powierzchni. Pomysł Turinga polegał na tym, że dwie substancje chemiczne, które nazwał morfogenami, wchodzą w interakcję, gdy rozprzestrzeniają się po powierzchni, tworząc wzory. W przypadku suchych regionów czynnikiem, który mógłby doprowadzić do powstania skomplikowanych wzorów w rozmieszczeniu roślinności, byłaby rywalizacja o wilgoć między roślinami. Do tej pory, biolodzy twierdzili, że nie ma jednak niezbitych dowodów na to, że wzorce w przyrodzie powstają w sposób opisany przez Turinga. Jednym z powodów było choćby to, że związki chemiczne nie rozprzestrzeniają się swobodnie wewnątrz organizmów.
Znów okazuje się, że Turing miał rację.
Nie znaczy to jednak, że w tej kwestii nie było żadnych przesłanek wskazujących na to, że genialny matematyk mógł jednak mieć rację. Jak wspomniałem, jego model opisuje, w jaki sposób wzory mogą pojawiać się u zwierząt. Już w 2014 roku Shigeru Kondo z Uniwersytetu w Osace w Japonii wykazał, że żółte i czarne komórki barwnikowe w skórze ryby o nazwie Danio pręgowany, zachowują się tak, jak model Turinga opisujący mieszanie się morfogenów, czyli substancji, które wpływają to jak rozwinie się żywa komórka.
Ostateczne udowodnienie, że model Turinga istotnie może prowadzić do wyjaśnienia wzorców w prawdziwym świecie, było prawdziwym wyzwaniem. Jak mówi fizyk Flavio Fenton z Uniwersytetu Georgia Tech w Atlancie:
Wcale nie było jasne, czy pomysł Turinga naprawdę może trafnie opisywać naturalne rozmieszczenie roślinności. Możliwe było, że związek jego idei z tym, jak powstają wzory w realnym świecie, był jedynie matematycznym przypadkiem.
Inny naukowiec, biorący udział w badaniach Brendan D’Aquino, opisał eksperyment, który wydaje się potwierdzać, to, że model Turinga istotnie leży u podstaw wzorców wegetacji.
Zespół badaczy wyhodował nasiona szałwii hiszpańskiej w równych warstwach na specjalnych tacach, a następnie różnicowali dostępną dla poszczególnych zbiorów nasion wilgotność. Jak się okazało, po pierwsze, wzory, które się pojawiły, przypominały te obserwowane w naturalnym środowisku. Oprócz tego przypominały one w znacznym stopniu komputerowe symulacje modelu Turinga.
W poprzednich badaniach, jak objaśnia D’Aquino, naukowcy w pewnym sensie wstecznie dopasowywali modele, aby obserwować wzorce Turinga, które odnajdowali w realnym świecie. Tym razem jednak faktycznie byli w stanie pokazać, że zmiana odpowiednich parametrów w modelu pokrywa się z wynikami eksperymentów, tak jak tego oczekiwano.
Tym samym, po latach eksperymentów i niepewności, można jednoznacznie stwierdzić, że Alan Turing tak, jak wtedy gdy doprowadził do złamania szyfrów nazistowskiej Enigmy, się nie pomylił.
