Mit vereinten Kräften die Methoden evolutionärer Adaptionen erkunden

Adaption, also Anpassung, ist ein zentraler Vorgang der Evolution. Ein neues Projekt – im Jänner 2014 gestartet und durch die Europäische Union mit € 2 Mio gefördert – konzentriert sich auf die Geschwindigkeit der Adaption, und verwendet dafür zwei verschiedene Methoden der Evolutionsbiologie. Ein Ziel dieser gemeinsamen Bemühungen ist es, effizientere Formen der künstlichen Evolution zu entwickeln, durchaus mit möglichen kommerziellen Anwendungsformen.

Das Projekt SAGE (Speed of Adaptation in Population Genetics and Evolutionary Computation), koordiniert durch Dr. Per Kristian Lehre von der School of Computer Science an der Universität von Nottingham, verbindet zwei Forschungsmethoden zur Untersuchung der Evolution: Populationsgenetik und Evolutionäre Algorithmen. Durch SAGE  soll eine einheitliche Theorie entwickelt werden, die erklären kann, wie schnell sich komplexe Anpassungen entwickeln. Kooperationspartner von Seiten des IST Austria ist Postdoc Tiago Paixão aus dem Labor von Prof. Nick Barton; die anderen Partner sind die Friedrich-Schiller-Universität Jena und die Universität von Sheffield.

Die biologische Evolution hat eine außerordentliche Vielfalt an Organismen hervorgebracht, von denen selbst die einfachsten Organismen höchst angepasst sind und komplexe Strukturen aufweisen. Evolutionäre Algorithmen ahmen diesen Prozess nach, und erzeugen eine künstliche Evolution um innovative Lösungen für Optimierungs- und Design-Fragen zu finden. Diese evolutionären Algorithmen werden in diversen Branchen eingesetzt, wie etwa der Pharmaindustrie, der Automobilindustrie und der Logistik.

Es gibt unzählige Möglichkeiten die Evolution nachzuahmen. Allerdings sind manche Formen der Evolution effizienter für die Entstehung komplexer Anpassungen. Diese Effizienz ist entscheidend um in einer begrenzten Zeit komplexe großskalige Optimierungs- und Designprobleme zu lösen. Da wir nur wenig über den Vorgang der Evolution unter künstlichen Umständen wissen, besteht eine der Herausforderungen darin, diese effizienten Formen der Evolution zu identifizieren.

SAGE bringt zwei Forschungsfelder zusammen, die die Effizienz der Evolution, oder die Geschwindigkeit der Anpassung, aus unterschiedlichen Blickwinkeln untersuchen. Populationsgenetik bildet den Kern unseres Verständnisses der biologischen Evolution, in dem sie diese mathematisch formalisiert. Unabhängig davon hat das Gebiet der evolutionären Algorithmen Methoden entwickelt, um zu verstehen, wie schnell Algorithmen hochqualitative Lösungen für Optimierungen finden. Beide Felder haben die Geschwindigkeit der Adaption unabhängig voneinander untersucht, und zwar mit unterschiedlichen Methoden und Zugängen. Das SAGE Projekt verbindet diese beiden Felder, um eine einheitliche Theorie der Adaptionsgeschwindigkeit in natürlicher und künstlicher Evolution zu entwickeln. Das Ziel ist, die Vorteile der bestehenden Forschung zur Evolution zu vereinen, um so die Geschwindigkeit der Anpassung in evolutionären Vorgängen besser zu verstehen, und Formen der künstlichen Evolution effizienter zu entwickeln.

Mehr Information auf der SAGE-Website