Az okos tanuló és a szex: hogyan tanul az evolúció?

Az élőlények agyuk segítségével, tanulással próbálnak alkalmazkodni a környezethez, hogy megjegyezzék például a táplálékforrások helyét. Az evolúciót olyan hosszú távú tanulásnak is tekinthetjük, amelynek során a környezethez legjobban alkalmazkodó egyedek és ezek génjei terjednek el. Régi nagy kérdés, hogy milyen mélyebb összefüggés létezhet az idegi tanulás és az evolúció között.

Szathmáry Eörs akadémikus, elméleti evolúcióbiológus és munkatársai újabban ezt a kapcsolatot vizsgálják, és a közöttük lévő mély párhuzamokra hívják fel a figyelmet. A tanulás, vagyis az a folyamat, amelynek során egy élőlény egyre sikeresebb egy feladat megoldásában, hasonló ahhoz, ahogyan a rátermett élőlények a szelekció hatására elterjednek egy élőlénycsoportban. A két modell matematikailag is azonos alakú.

A szex elsöprő sikerének titka

A való világban azonban a feladatok állandóan változnak. Ezért az okos tanuló nem mindig ugyanazt a megoldást erőlteti, hanem folyamatosan variál, új megoldási lehetőségeket próbál ki. Ennek evolúciós párhuzama a változó környezethez (például tengerelöntés, éghajlatváltozás) való alkalmazkodás, ahol új genetikai változatokat kell kipróbálni. A genetikai változatok forrása pedig a gének állandó "újrakeverése", vagyis az ivaros szaporodás (gondoljunk csak arra, hogy a gyermek soha nem hasonlít teljesen az egyik szülőre).

Ahogyan tehát a mindig újjal próbálkozó, leleményes tanuló hamarabb rájön a feladat nyitjára, úgy a nemzedékenként új tulajdonságkombinációkkal előálló, így az élőlények lehetséges tulajdonságainak tárházát hatékonyan végigpásztázó szex is gyorsabban alkalmazkodik a változó körülményekhez. Ez a szex elsöprő sikerének titka - legalábbis evolúciós szemszögből nézve: ez az a folyamat, amellyel az evolúció megtanult hatékonyan tanulni.

Némán hadonászni sem jó

Az evolúciós tanulás során olyan modellek jönnek létre, amelyek versenyben vannak egymással. Nézzünk egy fiktív tanulási helyzetet, amelyben őseink a ragadozókkal szembeni védekezést gyakorolják! Hatékony módszer lehet a ragadozó elől némán és mozdulatlanul elrejtőzni egy bokorban, és ugyanilyen jó lehet ijesztően kiáltozva és egy husánggal vadul hadonászva szembefordulni vele. A két viselkedés átlaga (közepes hangerővel szavalni, közben a husánggal lomhán legyezni) kevés sikerrel kecsegtet. A két viselkedéselem rossz kombinációi (kiáltozva bokorba bújni, némán hadonászni) sem ígérnek sok jót.

Ebben a példában csak az a modell generál hatékony viselkedést, amely valamilyen módon leképezi a két viselkedéselem, vagyis a némaság és az elrejtőzés, illetve a másik esetben a kiáltozás és a fegyverrel hadonászás közti kapcsolatot.

Mélyebb szintek felé

Szathmáry és munkatársai érdekes lehetőségként felvetik, hogy a tanuló rendszerek evolúciós analógiája nem csak az egyed szintjén lehet érvényes, hanem esetleg kiterjeszthető az egyed fölött álló szerveződési szintekre is. Végül a nagy evolúciós átmeneteket a mély tanulás (deep learning) folyamatához hasonlítják a kutatók.

Forrás: Magyar Tudományos Akadémia