February 18th, 2014

Dexter's Lab 2

генетические антенны

Я когда-то давно вроде уже рассказывал (ссылку искать лениво) про старый эксперимент по "генетической разработке" - где методами генетики ("мутации и скрещивание") и отбора разрабатывали прошивку для FPGA (программируемая логическая матрица), отличающую один простой сигнал от другого простого сигнала. И что получившаяся прошивка (то есть, по сути, схема соединения узлов внутри FPGA) получилась с одной стороны очень простая (использована только малая часть кристалла; считалось что при обычной разработке таким количеством узлов поставленная задача вообще не решается), а с другой - совершенно непонятная: мы-то предполагали узлы FPGA "цифровыми", а эволюция об этом не знала, и сходу загнала их в нештатный аналоговый режим, да ещё и явно с использованием паразитных межэлементных ёмкостей и подобной фигни. В результате понять как она работала было невозможно, а любая попытка "убрать лишнее", и даже просто перенести её на другой участок кристалла, ломала схему.

А потом, чтобы уйти от проблемы "много паразитных связей, а детали используются в нештатном режиме", и получить схему, которую хотя бы удастся понять, кто-то (не помню, те же люди, или уже другие) поставили другой эксперимент: деталей было меньше, детали были обычные, дискретные (что сильно снижает всякие "паразитные" эффекты), и использовались они по умолчанию в аналоговом режиме (ибо нефиг). "Заданием" для эволюции на этот раз было построить генератор. Эволюция справилась на отлично - полученная схема выдавала на выходе сигнал с нужными характеристиками... но при изучении схемы оказалось, что это на самом деле был не генератор. Эволюция построила "радиоприёмник": усилитель подходящих по частоте наводок, идущих от ближайшего компьютера. Сигнал есть? Есть! А что нельзя использовать наводки - ну так критерий отбора от этом ничего не знал, с него и спроса нет.

А это означало, что хотя эволюционный подход к разработке может дать неожиданно эффективный результат, надо всегда ждать неожиданностей - эволюция не знает, что что-то делать "нельзя", если это "нельзя" не прописано явным образом в критериях отбора. А это несколько ограничивало практическое применение - это ж надо ещё найти такую задачу, где "неожиданности" либо не могут проявиться, либо их можно полностью учесть заранее.


Оказывается, такую задачу нашли! NASA "генетически" разработало для своих спутников серии ST5 СВЧ-антенну - вот эту вот загогулину непонятной формы на картинке выше. И хотя ситуация "непонятно, как оно работает, но оно работает" никуда не делась - неожиданностям при эксплуатации тут неоткуда взяться: "гнутая скрепка" и есть "гнутая скрепка", кроме классической электродинамики там никаких эффектов нет. Ну, кроме очевидного вопроса об устойчивости решения к малым возмущениям (неточности изготовления), но он очевиден, и легко встраивается в критерий проверки. (И - немного популярной, но скучной науки).


И это... забавно :-)