Evrim Ağacı
Reklamı Kapat

Evrim: NASA Mühendislerinden Başarılı Tasarımlar Yaratabilen Doğa Yasası

Evrim: NASA Mühendislerinden Başarılı Tasarımlar Yaratabilen Doğa Yasası Wikimedia Commons
Reklamı Kapat

Bu yazı, Evrim Ağacı'na ait, özgün bir içeriktir. Konu akışı, anlatım ve detaylar, Evrim Ağacı yazarı/yazarları tarafından hazırlanmış ve/veya derlenmiştir. Bu içerik için kullanılan kaynaklar, yazının sonunda gösterilmiştir. Bu içerik, diğer tüm içeriklerimiz gibi, İçerik Kullanım İzinleri'ne tabidir.

Her ne kadar ülkemizde "evrim" ve "evrimsel biyoloji" halen kahvehanelerden çürütülmekte olan bir konu olsa da, tüm Dünya'daki bilim camiasında canlılığın çeşitliliği ve türlerin kökeni ile ilgili kabul gören, istisnasız tek doğa yasasıdır. Evrim Teorisi de, bu yasanın nasıl çalıştığını açıklayan bilimsel bilgiler bütünüdür. Evrimsel biyoloji ise, biyolojik evrim yasasını çalışan sahanın genel ismidir.

Fakat evrimin yasa ve ilkelerinin etki ettiği ve kullanıldığı tek bilim dalı biyoloji değildir. Kimyadan fiziğe, fizyolojiden tıbba ve hatta ekonomiye, mimarlığa ve mühendisliğe kadar her türlü bilim dalında kullanılmaktadır. Çünkü evrim, en basit tanımıyla bir "uyarlama" veya "uygunlaştırma" (optimizasyon) yasasıdır. Biyolojik evrim söz konusu olduğunda, canlıların etraflarına uyumlu hale gelmesinden bahsederiz. Fakat başlı başına bir optimizasyon işi olan mühendislik düşünüldüğünde, evrimin ne kadar kıymetli bilgiler verebileceği ve ne kadar geniş kullanım alanı bulabileceği aşikardır. Ve gerçekten de, mühendislikte gördüğümüz tam olarak budur!

Mühendislik sistemlerinde detayları çok iyi bilinen ve işe yarar düzeye kadar geliştirilmiş sistemlerde, mühendislerin kendi tasarımları yeterince kullanışlıdır. Fakat bilimin en ön cephelerine baktığımızda veya yepyeni bir iş yapmak üzere (mesela hiç bilinmeyen bir gezegeni keşfetmek gibi), bilinmeyenlerle dolu alanlara girmeye başladığımızda, katı kurallara dayalı tasarımlarımız (buna kimi zaman mantıksal tasarım veya geleneksel mühendislik denir) işlevsiz hale gelmeye başlar. Çünkü doğada hiçbir şey son haliyle, olduğu gibi var olmamıştır. Bugünkü hallerine, ufak ve kademeli değişimlerden geçerek gelmişlerdir. Bu değişimler, fiziksel, kimyasal ve biyolojik yasalarla şekillendirilmiştir.

Eğer ki bu yasaların tasarımları uzun sürelerde nasıl şekillendirdiğini anlarsak, yani evrimin tam olarak nasıl işlediğini anlayabilirsek, bilmediğimiz alanlarda en uyumlu olan tasarımların yavaş ve kademeli bir süreçten geçerek ortaya çıkmasını sağlayan yazılımlar ve sistemler geliştirebiliriz! Bir diğer deyişle, evrimleşen makinalar ve tasarımlar üretebiliriz. Böylelikle bir mühendisin bilemeyeceği veya öngöremeyeceği koşullar, olası binlerce tasarım arasından en uyumlusunu seçen bir sistem tarafından kolaylıkla alt edilebilir.

Evrimsel Tasarım, Geleneksel Mühendislik Tasarımlarına Karşı!

Evrimsel tasarımların detaylarına burada girmeyeceğiz; ancak sadece 1 örnek vermek istiyoruz: 2004 senesinde düzenlenen bir uzay görevinde NASA, Space Technology 5 (SP5) isimli 3 adet uydu göndermiştir. Bu uydular 25 kilogramdan hafif ve 50 santimetreden ufaktır. Görevleri, Dünya'nın manyetosferinde gezerek, X-bandında taramalar yapmak ve yeryüzüne veri göndermektir (tıpkı bir cep telefonu gibi). Böylece Dünya'nın manyetik alanını daha iyi tanımamızı sağlayacaklardı. Bu görevi yapabilmek için, 2.5 santimetreden ufak olacak şekilde, özel bir anten tasarlanması gerekiyordu. Ancak bir sorun vardı: manyetik etkileşimler, insanların üstesinden gelebileceklerinden çok daha karmaşıktı ve bu nedenle tasarımın tam olarak nasıl yapılması gerektiğine dair hiçbir fikir yoktu. Bu nedenle NASA bir yarışma düzenledi ve birçok uzmandan yardım istedi. Yarışmayı kazanan ekip, uyduları kendileri tasarlamamıştı... Evrimsel biyolojinin temel ilkelerini uyarlayarak hazırladıkları bir yazılım, en uygun tasarımı onlara bulup vermişti!

Burada sürecin tüm detaylarına girmek oldukça zor; fakat kısaca, NASA'nın ekiplerden istediği belli başlı kriterler vardı: az önce değindiğimiz gibi boy ve ağırlık gibi fiziksel parametrelerin yanısıra, yapabilecekleri işlerin de bir listesi bulunuyordu. Yarışmayı kazanan ekip, evrimsel algoritma denen bu yazılım içerisine bu kriterleri girdiler ve programı çalıştırdılar. Program, çok basit bir noktadan başlayıp, "mutasyonlar" kullanarak sürekli yeni varyasyonlar (çeşitlilikler) üretiyordu. Sonrasında bunları simüle ediyor, en uyumlu ve isteğe uygun çalışanları seçiyor, diğer olası tasarımları eliyordu. Bu en iyileri birbiriyle "çiftleştirerek", benzer bir tasarım grubu üretiyor ve bunlara da mutasyonlar ve crossing-over gibi çeşitlilik unsurları katarak, sürekli bu işlemi tekrar ediyordu. Yazılım, uyduda kullanılacak devrenin tellerinin konumlanışı ve birbirlerine bağlantılarını bile hesaba katıyor ve kendisi geliştiriyordu.

Sonuç mu? Muhteşemdi. Yazılım sonunda en uygun tasarımı verdiğinde, bu tasarım NASA Goddard Uzay Uçuş Merkezi'nde üretilerek test edildi. Evrimin yarattığı tasarım, diğer ekiplerdeki mühendislerin kendi tasarımlarına göre hem daha geniş bir yönümlenim (oryantasyon) kapasitesine sahipti, hem bu farklı oryantasyonlarda daha yüksek sinyal güçlendirme becerisine sahipti, hem de daha düşük enerji sarfiyatına sahipti! Dahası, yazılımın bu tasarıma ulaşması 3 ay sürdü. Hatta aslında yazılımın milyonlarca olasılık arasından en iyi tasarıma ulaşması sadece 10 saat sürdü; ancak bu yazılımın inşa edilmesi geri kalan zamanı aldı. Öte yandan, insanlardan oluşan takımlar, kendi daha düşük kapasiteli tasarımlarını 5 ayda tamamlayabilmişlerdi! NASA'da görev alan Jason Lohn'un konuyla ilgili sözlerini şöyle toparlayabiliriz:

Elimizdeki yapay zeka yazılımı milyonlarca potansiyel anten tasarımı arasından, evrimsel süreci kullanarak en iyisini buldu. Bu süreci, Darwin'in 'en güçlü hayatta kalır' ilkesine benzetebiliriz. Burada kullandığımız, 'en iyi tasarımların hayatta kalması, diğerlerinin elenmesi' olarak özetlenebilir. Bilgisayar programına yalnızca performans kriterlerini söyledik. Sonrasında bilgisayar, evrimi simüle ederek en iyi sonuçları elinde tuttu, diğerlerini eledi. Nihayetinde, görevin ihtiyaçlarına tam olarak uyan bir tasarıma ulaştı. Artık bu yazılımı, uzay görevlerinde yön bulmamızı sağlayan jiroskoplar gibi mikroskobik makinalar üretmekte de kullanıyoruz. Bu yazılım, insanın hayal bile edemeyeceği tasarımları icat edebilir. Daha küçük, daha hafif, daha az enerji sarfeden, daha güçlü, daha dayanıklı tasarımlara ulaşmamızı sağlayabilir.

Evrimi Mühendislikte Ne Zaman Kullanmalı?

Elbette, şu anda evlerimizde olan çanak antenler gibi zaten çok iyi tanınan tasarımların evrimsel süreçlerle üretilmesinin bir anlamı yok. Çünkü çok daha basit bir temelde çalışıyorlar ve çalıştıkları koşullar değişken değil. Fakat daha önceden de belirttiğimiz gibi, bilinmeyen, değişken, yeni alanlarda çalışmalar yürüteceksek veya elimizdeki tasarımları nasıl daha ileriye götüreceğimizi bilemiyorsak, evrimsel prensipler bize doğru yolu gösterebilirler. Evrim, olası bütün tasarımların yer aldığı hayali bir evren içerisinde, en uyumlu tasarımları bulmaya yarayan bir süreç olduğu için, mühendislerin bu biyoloji yasasından öğrencekleri çok fazla şey var. Gerçekten de NASA, 2004'ten beridir "Zeki Sistemler Birimi" ve "İleri Kontrol ve Evrimleşebilir Sistemler (ACES) Birimi"nde evrimsel algoritmaları yaygın olarak kullanmakta ve sorunları çözmek için bir araç haline getirmektedir. Örneğin Mars'ı fethetmemizi sağlayan Curiosity (Merak) uzay aracında da, genetik ve evrimsel algoritmalar çalışmakta ve aracın karşılaştığı problemleri çözmesinde görev almaktadır.

Evrim Ağacı'ndan Mesaj

Evrim bize sadece geçmişimizi değil, geleceğimizi de verebilecek doğa yasası. Bir an önce onu daha iyi tanıyıp, anlamaya başlamamız gerekiyor.

Görsel: Evrimsel algoritmalarla tasarlanan nanouyduların bir fotoğrafı.

Kaynak: Bio-Inspired Artificial Intelligence, Dario Floreano ve Claudio Mattiussi (2008), sf: 40-42

Bu İçerik Size Ne Hissettirdi?
  • Tebrikler! 3
  • Bilim Budur! 2
  • Umut Verici! 2
  • Merak Uyandırıcı! 2
  • Muhteşem! 1
  • İnanılmaz 1
  • Mmm... Çok sapyoseksüel! 0
  • Güldürdü 0
  • Üzücü! 0
  • Grrr... *@$# 0
  • İğrenç! 0
  • Korkutucu! 0

Evrim Ağacı'na her ay sadece 1 kahve ısmarlayarak destek olmak ister misiniz?

Şu iki siteden birini kullanarak şimdi destek olabilirsiniz:

kreosus.com/evrimagaci | patreon.com/evrimagaci

Çıktı Bilgisi: Bu sayfa, Evrim Ağacı yazdırma aracı kullanılarak 14/07/2020 10:22:24 tarihinde oluşturulmuştur. Evrim Ağacı'ndaki içeriklerin tamamı, birden fazla editör tarafından, durmaksızın elden geçirilmekte, güncellenmekte ve geliştirilmektedir. Dolayısıyla bu çıktının alındığı tarihten sonra yapılan güncellemeleri görmek ve bu içeriğin en güncel halini okumak için lütfen şu adrese gidiniz: https://evrimagaci.org/s/3231

İçerik Kullanım İzinleri: Evrim Ağacı'ndaki yazılı içerikler orijinallerine hiçbir şekilde dokunulmadığı müddetçe izin alınmaksızın paylaşılabilir, kopyalanabilir, yapıştırılabilir, çoğaltılabilir, basılabilir, dağıtılabilir, yayılabilir, alıntılanabilir. Ancak bu içeriklerin hiçbiri izin alınmaksızın değiştirilemez ve değiştirilmiş halleri Evrim Ağacı'na aitmiş gibi sunulamaz. Benzer şekilde, içeriklerin hiçbiri, söz konusu içeriğin açıkça belirtilmiş yazarlarından ve Evrim Ağacı'ndan başkasına aitmiş gibi sunulamaz. Bu sayfa izin alınmaksızın düzenlenemez, Evrim Ağacı logosu, yazar/editör bilgileri ve içeriğin diğer kısımları izin alınmaksızın değiştirilemez veya kaldırılamaz.

Reklamı Kapat
Güncel
Etimoloji
Video
Kelebek
Müzik
Uzay
Yaşlılık
Genetik Mühendisliği
Tıp
Mitler Ve Gerçekler
Sperm
İstatistik
Veri
Mühendislik
Balina
Evrim Ağacı
Covıd-19
Canlılık Cansızlık
Dinozor
Psikiyatri
Eczacılık
Toplumsal Cinsiyet
Zooloji
Popülasyon
Canlı
Beslenme Davranışı
Daha Fazla İçerik Göster
Daha Fazla İçerik Göster
Reklamı Kapat
Reklamsız Deneyim

Evrim Ağacı'nın çalışmalarına Kreosus, Patreon veya YouTube üzerinden maddi destekte bulunarak hem Türkiye'de bilim anlatıcılığının gelişmesine katkı sağlayabilirsiniz, hem de site ve uygulamamızı reklamsız olarak deneyimleyebilirsiniz. Reklamsız deneyim, Evrim Ağacı'nda çeşitli kısımlarda gösterilen Google reklamlarını ve destek çağrılarını görmediğiniz, daha temiz bir site deneyimi sunmaktadır.

Kreosus

Kreosus'ta her 10₺'lik destek, 1 aylık reklamsız deneyime karşılık geliyor. Bu sayede, tek seferlik destekçilerimiz de, aylık destekçilerimiz de toplam destekleriyle doğru orantılı bir süre boyunca reklamsız deneyim elde edebiliyorlar.

Kreosus destekçilerimizin reklamsız deneyimi, destek olmaya başladıkları anda devreye girmektedir ve ek bir işleme gerek yoktur.

Patreon

Patreon destekçilerimiz, destek miktarından bağımsız olarak, Evrim Ağacı'na destek oldukları süre boyunca reklamsız deneyime erişmeyi sürdürebiliyorlar.

Patreon destekçilerimizin Patreon ile ilişkili e-posta hesapları, Evrim Ağacı'ndaki üyelik e-postaları ile birebir aynı olmalıdır. Patreon destekçilerimizin reklamsız deneyiminin devreye girmesi 24 saat alabilmektedir.

YouTube

YouTube destekçilerimizin hepsi otomatik olarak reklamsız deneyime şimdilik erişemiyorlar ve şu anda, YouTube üzerinden her destek seviyesine reklamsız deneyim ayrıcalığını sunamamaktayız. YouTube Destek Sistemi üzerinde sunulan farklı seviyelerin açıklamalarını okuyarak, hangi ayrıcalıklara erişebileceğinizi öğrenebilirsiniz.

Eğer seçtiğiniz seviye reklamsız deneyim ayrıcalığı sunuyorsa, destek olduktan sonra YouTube tarafından gösterilecek olan bağlantıdaki formu doldurarak reklamsız deneyime erişebilirsiniz. YouTube destekçilerimizin reklamsız deneyiminin devreye girmesi, formu doldurduktan sonra 24-72 saat alabilmektedir.

Diğer Platformlar

Bu 3 platform haricinde destek olan destekçilerimize ne yazık ki reklamsız deneyim ayrıcalığını sunamamaktayız. Destekleriniz sayesinde sistemlerimizi geliştirmeyi sürdürüyoruz ve umuyoruz bu ayrıcalıkları zamanla genişletebileceğiz.

Giriş yapmayı unutmayın!

Reklamsız deneyim için, maddi desteğiniz ile ilişkilendirilmiş olan Evrim Ağacı hesabınıza üye girişi yapmanız gerekmektedir. Giriş yapmadığınız takdirde reklamları görmeye devam edeceksinizdir.

Destek Ol
Türkiye'deki bilimseverlerin buluşma noktasına hoşgeldiniz!

Göster

Şifrenizi mi unuttunuz? Lütfen e-posta adresinizi giriniz. E-posta adresinize şifrenizi sıfırlamak için bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Eğer aktivasyon kodunu almadıysanız lütfen e-posta adresinizi giriniz. Üyeliğinizi aktive etmek için e-posta adresinize bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Close
“Benim için Evren'i anlamak, bir sanrıda ısrarcı olmaktan çok daha iyidir. O sanrı ne kadar rahatlatıcı ve tatmin edici olursa olsun...”
Carl Sagan
Geri Bildirim Gönder