Kỳ tích công nghệ: Trí tuệ nhân tạo tự phát triển thị giác cho sinh vật ảo giống hệt quá trình tiến hóa tự nhiên

Trong một thế giới được xây dựng hoàn toàn bằng những dòng mã lệnh, những sinh vật nhân tạo nhỏ bé bắt đầu cuộc hành trình sinh tồn của mình trong bóng tối tuyệt đối. Ban đầu, chúng hoàn toàn mù lòa, không có khái niệm về hình ảnh hay không gian.

Tuy nhiên, một thí nghiệm mang tính đột phá tại Đại học Lund, Thụy Điển, đã chứng minh sức mạnh diệu kỳ của tạo hóa, ngay cả khi nó diễn ra trong môi trường kỹ thuật số. Qua từng thế hệ, một sự biến đổi ngoạn mục đã diễn ra: các sinh vật này bắt đầu phản ứng với ánh sáng, tự định hướng và cuối cùng, chúng tự phát triển những đôi mắt hoàn chỉnh.

Giáo sư Dan-Eric Nilsson, một nhà nghiên cứu giác quan và sinh học tiến hóa hàng đầu tại Đại học Lund, không giấu nổi sự hào hứng khi chia sẻ về thành tựu này. Ông khẳng định nhóm nghiên cứu đã thành công trong việc tạo ra một quá trình tiến hóa nhân tạo mang lại kết quả giống hệt như thế giới thực.

Đây được ghi nhận là lần đầu tiên trí tuệ nhân tạo (AI) được ứng dụng để theo dõi trọn vẹn quá trình hình thành của một hệ thống thị giác phức tạp mà không cần bất kỳ chỉ dẫn nào cho máy tính về cách thức cấu tạo nên nó.

Để thực hiện nghiên cứu này, các nhà khoa học đã thiết lập một môi trường tổng hợp và thả các động vật ảo vào đó. Nhiệm vụ của những sinh vật này nghe có vẻ đơn giản nhưng mang tính sống còn: chúng phải học cách điều hướng, tránh các chướng ngại vật và tìm kiếm thức ăn.

Quy luật khắc nghiệt của tự nhiên đã được áp dụng triệt để trong thế giới ảo này. Mỗi thế hệ sinh ra đều mang những biến thể nhỏ ngẫu nhiên, và chỉ những cá thể nào thích nghi tốt nhất, hoàn thành nhiệm vụ hiệu quả nhất mới có thể tồn tại và truyền lại các đặc điểm ưu việt của mình cho thế hệ sau.

Điểm khác biệt duy nhất là tốc độ; quá trình chọn lọc tự nhiên vốn mất hàng triệu năm trong thực tế nay đã diễn ra với tốc độ chóng mặt bên trong các vi mạch máy tính.

Điều khiến giới khoa học ngạc nhiên nhất không chỉ là việc các sinh vật này có thể nhìn, mà là cách đôi mắt của chúng hình thành. Giáo sư Nilsson nhấn mạnh rằng khía cạnh đáng kinh ngạc nhất là đôi mắt trong máy tính đã phát triển theo cùng một lộ trình và cấu trúc như ở các sinh vật sinh học thực thụ, bất chấp việc môi trường giả lập đã được đơn giản hóa rất nhiều.

Trong tự nhiên, sự sống đã tìm ra nhiều giải pháp khác nhau để thu nhận hình ảnh. Chúng ta có các thụ thể ánh sáng phân tán, mắt dạng máy ảnh (như mắt người) và mắt kép (thường thấy ở côn trùng).

Điều thú vị là cả ba loại hình cấu tạo mắt này đều xuất hiện một cách tự phát trong các mô phỏng máy tính của nhóm nghiên cứu. Nó cho thấy quá trình tiến hóa dường như có những quy luật bất biến, và ngay cả trong thế giới kỹ thuật số, sự sống ảo vẫn đi theo những "lối mòn" quen thuộc mà tự nhiên đã vạch ra từ hàng triệu năm trước.

Nghiên cứu đã hé lộ chi tiết quá trình kỳ diệu này: từng bước một, các cấu trúc nhạy sáng đơn giản ban đầu đã dần phức tạp hóa, phát triển thành những con mắt hoạt động đầy đủ chức năng. Không dừng lại ở đó, những con mắt này còn tự động liên kết với các "bộ não" nguyên thủy của sinh vật ảo, cho phép chúng không chỉ thu nhận ánh sáng mà còn giải thích và xử lý thông tin để đưa ra quyết định.

Đối với cộng đồng khoa học, kết quả này mở ra một hướng đi hoàn toàn mới để giải quyết những câu hỏi hóc búa nhất về nguồn gốc sự sống. Tại sao tiến hóa lại đi theo những con đường nhất định? Tại sao một số giải pháp sinh học lại trở nên phổ biến khắp hành tinh, trong khi những giải pháp khác không bao giờ có cơ hội nảy sinh? Mô phỏng AI này đang cung cấp những manh mối quý giá để trả lời những câu hỏi đó.

Tuy nhiên, tầm ảnh hưởng của phương pháp này không chỉ gói gọn trong lĩnh vực sinh học. Các nhà nghiên cứu tin rằng nó có tiềm năng to lớn trong kỹ thuật và công nghệ. Các kỹ sư có thể áp dụng nguyên lý tiến hóa tương tự để phát triển các hệ thống kỹ thuật mạnh mẽ, hiệu quả và có khả năng thích nghi cao, những đặc tính vốn là thế mạnh của các giải pháp sinh học. Bằng việc quan sát cách tiến hóa giải quyết các vấn đề sinh tồn, con người có thể học cách xây dựng những công nghệ hoạt động tốt hơn trong thực tế.

Kết lại, giáo sư Dan-Eric Nilsson cho rằng đây mới chỉ là sự khởi đầu của một kỷ nguyên mới. Với sự trợ giúp của AI, con người giờ đây có thể khám phá những kịch bản tiến hóa trong tương lai, nhìn thấy trước những giải pháp sinh học đang chờ đợi ở "góc đường" của lịch sử, rất lâu trước khi tự nhiên tự mình bước đến đó.