Fruit du travail de recherche de Jean-Claude Heudin , le site Life Drop(1) se distingue tout d'abord par la qualité de son graphisme (réalisé par ses étudiants). Mais là n'est pas son simple intérêt : il présente tout d'abord de façon simple et claire la théorie de l'évolution.

Activez ensuite l'applet (programme informatique réalisé par le chercheur) et vous entrerez alors dans un monde virtuel étonnant, inspiré par la biologie. Il s'agit de la simulation d'une goutte d’eau virtuelle dans laquelle évoluent des créatures microscopiques artificielles, les biomorphs(1), la plupart ressemblant à de petits insectes proches des dytiques qui vivent dans nos mares et nos étangs. Il ne s'agit pas ici de créatures réellement existantes dans la nature mais leur morphologie et leurs comportements s'inspirent de la réalité. Ils nagent, chassent, fuient, mangent, grandissent, se reproduisent. Ils évoluent comme des êtres vivants selon le principe de la sélection naturelle où les espèces descendent les unes des autres en s'adaptant à leur environnement. Les plus adaptées survivent, se reproduisent et donnent naissance à une nouvelle génération...
Ici c'est un peu la même chose, mais en plus rapide. On peut sélectionner un biomorph, provoquer notamment des mutations en modifiant son code génétique ("ADN numérique") et voir quelle sera son évolution dans la goutte d'eau. Que va t-il devenir ? Va t-il survivre ? Les biomorphs de couleur chaude (rouge, orange) sont des prédateurs qui se nourrissent exclusivement d'autres biomorphs qu'ils doivent attraper. Les biomorphs de couleur froide (bleu, violet) sont des proies pour les prédateurs. Elles se nourrissent des particules végétales (vertes) qui se forment naturellement dans la goutte d'eau. LifeDrop représente de ce fait, toute proportion gardée, un véritable écosystème miniature.

Cet outil de simulation qui permet d'étudier l'évolution de la complexité au niveau biologique(1) contribue ainsi à valider l'hypothèse selon laquelle l'évolution est un principe qui déborde le seul cadre du vivant pour s'appliquer au contexte plus général de tout système dynamique modélisable sous la forme d'un réseau d'agents.

Life Drop est donc une véritable réussite. Sans avoir l'air d'y toucher, il sensibilise l'internaute à des questions essentielles comme: Qu'est-ce que la vie ? Qu'est-ce que la réalité, la virtualité ? La vie peut-elle exister dans un ordinateur ? …

(1) Ou "Goutte de vie" en français. La recherche menée avec Life Drop concerne l'étude des différents types de dynamiques évolutives dans un écosystème artificiel. Ces dynamiques sont ensuite comparées aux données obtenus par les biologistes pour confirmer ou infirmer certaines hypothèses concernant l'évolution de la complexité
(2)Les biomorphs sont des créatures numériques simples. Initialement inventés par le biologiste Richard Dawkins dans un programme appelé "l'horloger aveugle", ils illustrent la complexité étonnante des structures qui peuvent être produites à partir de règles simples. Si les biomorphs de Dawkins sont de simples "dessins" qui résultent de l'évolution par un processus darwinien de mutations aléatoires et de sélection par un utilisateur, ces formes graphiques en deux dimensions ont été étendues dans Life Drop à de "réelles" créatures artificielles. Un biomorph est ainsi caractérisé par un code génétique, une forme 3D, et des comportements (voir encadré ci-dessous).
(3) Avec Life Drop, "on retrouve par exemple certaines théories comme le gradualisme et les équilibres ponctués en fonction des paramètres de simulation, ce qui permet d'étudier ces dynamiques", explique Jean-Claude Heudin.

Pour aller plus loin Comment ça marche ? Chaque biomorph est un programme informatique indépendant constitué par un code génétique ou "ADN numérique", un métabolisme et un ensemble de comportements. Son code génétique comprend 128 bits d'information, répartis en 4 "chromosomes" contenant en tout 32 "gènes", chacun associé à un paramètre de la forme, de la couleur, de la durée de vie, des capacités de perception de la créature. Et si il vous semble a priori que 128 bits représentent un nombre très restreint d'information - 128 bits correspond à 8 octets, alors qu'un ordinateur personnel en utilise plusieurs millions -, dites vous que cette valeur permet cependant de générer 2 puissance 128 créatures différentes ! A la suite du processus de développement de son ADN numérique (morphogenèse), chaque biomorph est alors composé d'une hiérarchie de comportements qui s'exécutent en parallèle. En fonction de sa perception de l'environnement, à un instant donné, les différents comportements sont activés pour obtenir le comportement global que vous pouvez observer. La survie d'un biomorph, dans l'environnement constitué par la goutte d'eau et les autres biomorphs, détermine ensuite si ses gènes seront transmis lors de la prochaine génération. Il n'y a pas de mâle ou de femelle, mais deux biomorphs de la même espèce peuvent s'accoupler pour produire un nouvel individu. Tout nouveau-né hérite alors des gènes qui proviennent d'une lignée de biomorphs qui ont survécu. C'est la sélection naturelle. LifeDrop, un monde où tout est programmé d'avance ? Toutes les expériences menées avec Life Drop sont différentes. Même si il est vrai que l'environnement de la goutte d'eau est une simulation et que les créatures sont des programmes informatiques nécessairement figés, il faut bien avoir à l'esprit que ces programmes sont largement conditionnés par les paramètres encodés dans le "code génétique" de chaque individu. Or, celui-ci évolue non seulement lors des reproductions par croisement génétique mais également par mutations aléatoires. Il en résulte une grande diversité de possibilités. De plus, les interactions entre biomorphs, elles, ne sont absolument pas programmées. Tout ce qui se passe dans la goutte d'eau virtuelle émerge de la multiplicité des comportements individuels et des interactions fortuites ou "voulues" qu'ils engendrent. Life Drop est donc une illustration exemplaire de ce l'on appelle un système complexe. En ce sens, et toute proportion gardée, il possède les mêmes caractéristiques dynamiques qu'un écosystème naturel. Pour un être vivant, de très nombreux traits sont conditionnés par son code génétique, qui agit comme une sorte de "plan de fabrication" à l'échelle moléculaire. Néanmoins, son avenir n'est pas pour autant prédéfini. C'est l'adaptation à son environnement, associée aux événements prévisibles ou imprévisibles de chaque instant, qui conditionnent également en grande partie son existence. Vous avez dit "Complexité" ? Face au monde qui nous entoure, un des problèmes pour le scientifique est de comprendre les principes universels qui donnent à un grand nombre de composants simples en interaction la capacité de s'auto-organiser pour produire les structures ou les comportements complexes que nous observons. En effet il faut savoir que, très souvent, les composants en interaction engendrent des propriétés qui ne résultent pas de la simple superposition de leurs contributions individuelles: c'est ce qu'on appelle l'émergence (les propriétés émergentes ont été découvertes dans pratiquement tous les domaines). Ainsi, un ensemble de composants, formant une sorte de réseau, donne naissance spontanément à de nouvelles propriétés globales, absentes aux niveaux des composants pris indépendamment. Life Drop illustre bien ce fait : dans certaines conditions, les biomorphs d'une même espèce tentent de se rapprocher de leurs congénères tout en évitant les collisions. Lorsqu'un nombre suffisant d'individus se comportent de cette manière, il se forme alors spontanément un groupe cohérent dont les comportements rappellent ceux des bancs de poissons. Ces comportements globaux de mouvements, de chasse, de fuite... émergent des interactions entre individus, alors qu'aucun individu ne dirige le groupe.

© Automates Intelligents 2002