Почему гипермутационные организмы не завоевывают природу?

Группа исследователей из Университета Мичигана обнаружила, что в реальных природных условиях крупные популяции не склонны к доминированию гипермутационных форм, несмотря на существование редких благоприятных мутаций. В своей работе учёные опирались на суперкомпьютерные расчёты и руководствовались идеей: «Суперкомпьютерное моделирование показывает, почему благоприятные мутации редко приводят к гипермутационным формам в реальных организмах». Они проводили анализ при поддержке Питтсбургского суперкомпьютерного центра (PSC), используя экспериментальный AI-суперкомпьютер Neocortex.
Почему гипермутационные организмы не завоевывают природу?
Изображение носит иллюстративный характер

Площадка PSC предоставила уникальный доступ к системе Neocortex, основанной на двух чипах Wafer-Scale Engine (WSE2) от Cerebras Systems, каждый из которых содержит 850 000 вычислительных ядер. Исследователь Мэттью Морено из Университета Мичигана, являющийся стипендиатом Schmidt AI in Science, сначала компилировал файлы на системе Bridges-2, а затем перенёс их на Neocortex для масштабных экспериментов. В рамках обучения и обмена опытом он посетил воркшоп ByteBoost, организованный PSC, где ознакомился с методами агентного моделирования на новой архитектуре.

Ранние эксперименты на меньших вычислительных ресурсах проводились Евгением Рэйнсом в Брауновском университете. Каждое «существо» в этих моделях имело 32-битный «геном», определяющий как приспособленность, так и скорость мутаций. В небольших популяциях (500–1000 особей) гипермутационные агенты обычно вымирали, а при увеличении численности до нескольких тысяч нередко становились доминирующими.

Вопрос, почему в реальных условиях, где численность микробных или вирусных сообществ может достигать миллиардов, гипермутации не переходят в статус нормы, оставался открытым. Предыдущие настольные симуляции, ограниченные максимальным числом в 10 000 агентов, не могли отразить масштабы природы. Возникла необходимость протестировать гипотезу об ограниченном запасе благоприятных мутаций и посмотреть, как она влияет на траекторию эволюции в больших выборках.

На Neocortex Морено перешёл к популяциям численностью до 1,5 миллиарда особей, что стало прорывом по сравнению с прежними показателями. Скорость работы оказалась в 111 000 раз выше, чем на обычной ЦПУ-системе, и в 290 раз выше, чем на графическом ускорителе. Результаты показали, что при умеренных масштабах гипермутационные агенты продолжают доминировать, но в значительно больших популяциях обычные мутаторы берут верх — особенно когда запас благоприятных мутаций ограничен.

Команда представила итоги переноса агентных эволюционных моделей на Wafer-Scale Engine в июле 2024 года на двух конференциях: Conference on Artificial Life и Genetic and Evolutionary Computation Conference. Анализ продолжается, и в дальнейших планах учёных — усложнение «генома» сверх базовых 32 бит и исследование роли изоляции среди подгрупп. Морено особенно подчёркивает ценность агентного моделирования для объединения различных эволюционных гипотез, а также важность научных мероприятий наподобие ByteBoost, способствующих созданию крупномасштабных симуляций в сочетании с теоретическими идеями.


Новое на сайте

20865Как исследовательские модели OpenAI обходили ограничения и присваивали чужие данные 20864Атака на BeyondTrust: шпионская группа получила доступ к серверам поддержки 20863Как пакет imgdecode превращает npm-зависимость в загрузчик вредоносного кода? 20862Как PEERSTITCH обходит проверки VPN-сессий FortiOS? 20861Что происходит, когда ИИ-агент выходит за пределы тестовой среды? 20860Как 37-летняя ошибка открыла путь к root в OpenBSD 7.9? 20859ИИ-модели для SOC: точный ответ зависит от улик 20858Как одна учётная запись ConnectWise открыла доступ к 173 арендаторам Microsoft 365? 20857Пять минут до заражения: как подменили обновления AOMEI Backupper 20856Ловушка под видом регистрации: как UAT-11985 крадёт аккаунты Google 20855Может ли виртуальная машина прочитать память хоста? 20854Как дешёвые Android-смартфоны превращаются в чужие прокси? 20853В Индии имя звонящего появится на экране вместе с номером 20852Как проверить готовность команды к звонку с клонированным голосом? 20851Уязвимости MarkLogic: делегированные права могли открыть путь к администраторскому...
Ссылка