Программная система на основе 3D симулятора для моделирования эволюции в популяции организмов, обладающих зрительной системой

Создание компьютерных моделей, имитирующих работу нервных систем живых организмов с учетом их морфологии и электрофизиологии, - один из важных и перспективных разделов вычислительной нейробиологии. При наличии возможности стремятся моделировать не только нервную систему, но и тело, мышцы, сенсорные системы и виртуальную трехмерную физическую среду, в которой можно наблюдать поведение организма и которая обеспечивает его сенсорные системы адекватными потоками данных, изменяющимися в ответ на движение организма. Для системы из сотен или тысяч нейронов еще можно надеяться задать необходимые параметры и получить функционирование нервной системы, более-менее сходное с таковым для живого организма, как, например, в недавней работе по моделированию головастика Xenopus . Однако наибольший интерес, как практический, так и фундаментальный, представляют организмы, обладающие зрением, более сложной нервной системой и, соответственно, значительно более развитыми когнитивными способностями. Определить структуру и параметры нервных систем таких организмов представляется исключительно сложной задачей. Более того, они изменяются с течением времени, в том числе под воздействием воспринимаемых ими потоков сенсорных сигналов и полученного жизненного опыта, включая последствия собственных действий при тех или иных обстоятельствах. Зная структуру нервной системы и число образующих ее нервных клеток хотя бы приблизительно, можно попытаться оптимизировать начальные параметры модели посредством искусственной эволюции, в процессе которой виртуальные организмы будут взаимодействовать и выживать - каждый под управлением собственной версии нервной системы. Помимо этого, эволюционировать могут и правила, по которым мозг изменяется на протяжении жизни организма. Данная работа посвящена созданию нейроэволюционного симулятора, способного осуществлять одновременное функционирование виртуальных организмов, обладающих зрительной системой, которые взаимодействуют между собой. Приведены расчеты, показывающие, сколько вычислительных ресурсов требуется для работы моделей физического тела организма, нервной системы и виртуальной среды обитания, а также определена производительность симулятора на современной настольной вычислительной системе в зависимости от числа одновременно моделируемых организмов.