Origine de la vie/Simulation

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Il existe déjà un paquet de simulations/animations informatiques simplettes, mais qui pourtant présentent des résultats/comportements intéressants. eg :

  • modèle proie-prédateur etc

Dans cette lignée, pourrait-on tenter un "simulateur" de structures dissipatives ?

Il ne s'agit aucunement d'un simulateur de la physique-chimie existante (bien trop complexe). Mais bien plutôt d'une modélisation ultra-simplifiée des principes les plus basiques.


Travaux existants


Ingrédients

Du flux constant, des élément basiques, des règles d'interactions, de la dégradation (vieillesse/usure), des apports d'énergie ponctuels, ...

Flux :

  • un flux, ou des flux : flux de matière, flux d'énergie (les 2 générants aussi du mouvement)
  • le flux peut prendre l'allure d'une cheminée hydrothermale, aka fumeur -> https://fr.wikipedia.org/wiki/Mont_hydrothermal
  • le flux apporte de la chaleur + du mouvement, ie brassage/translation/rotation des éléments
  • en 3D, un tore, cellule de Bénard -> https://fr.wikipedia.org/wiki/Cellules_de_Bénard,
  • un mouvement convectif => du mouvement du bas vers le haut, ainsi que du haut vers le bas, et des horizontales. C'est plus riche qu'un simple bombardement du haut vers le bas.

Eléments :

  • une demi-douzaine maximum d'éléments simples (atomiques), insécables, avec des règles d'interactions entre eux. (C'est réaliste).
  • https://fr.wikipedia.org/wiki/Acide_désoxyribonucléique
  • https://fr.wikipedia.org/wiki/Adénine = C5H5N5 ... déjà un poil compliqué
  • https://fr.wikipedia.org/wiki/Thymine
  • à noter que ces molécules sont en 3D, et pas juste planes
  • on peut considérer un réservoir de ces éléments quasi-infini (comme le flux), mais cela n'est pas irréaliste
  • Plusieurs chercheurs insistent sur l'importance de la spatialité (eg Thom). Des interactions de "collage" sont à prévoir.
  • interactions : mouvement : translation, rotation; agrégation; désagrégation, dislocation
  • les critères d'interaction peuvent être plus riches que seulement géométriques, eg la chaleur peut intervenir, la vitesse,
  • des décharges d'énergie ? (éclairs)
  • peut-être un certain rythme dans les itérations ?


Pratique

  • démarrer en 2D, mais avoir 3D à l'esprit
  • démarrer simplet, eg des éléments qui sont juste des segments bifaces
  • affichage débrayable pour l'essentiel du temps. La surveillance des simulations se fait via les mesures
  • l'espace est modélisé par un maillage cartésien (2D dans un 1° temps)
  • les éléments sont sur les coordonnées entières du maillage
  • le maillage est simple et discret, mais les éléments peuvent être arbitrairement complexes. On n'utilise pas l'encodage des automates cellulaires où les éléments s'étalent et se décrivent sur les cases cartésiennes du référentiel.
  • pour la visu, les éléments peuvent éventuellement être simplement repérés par un symbole, une lettre. Mais il faudrait aussi indiquer l'orientation de l'élément.
  • ... ce serait bien d'arriver à faire fonctionner un raspberrypi.


Mesures

  • enregistrement des paramètres initiaux évidemment
  • enregistrement de l'état du système à tout instant
  • nombre d'éléments individuels
  • mesure des éléments et des agrégats : nombre, surface moyenne, longueur périphérique, masse, âge,
  • d'une manière ou d'une autre, une mesure de la dissipation d'énergie (entropie), "rendement thermodynamique". Comment ?


Expectations

S'il y a des configurations intéressantes, a priori on peut penser qu'il s'agit plutôt d'une minorité.

Il faut donc pouvoir enchaîner les simulations par milliers. Et pouvoir identifier rapidement les configurations stériles.

  • accroissement de la dissipation
  • apparition de structures à membrane
  • apparition de structures stables
  • structures avec de nouvelles propriétés
  • de la réplication
  • occupation de l'espace
  • compétition entre structures pour l'occupation de l'espace


Bibliographie

  • "Pour La Science" Dossier #60, juillet/septembre 2008, Où est née la vie ?. Plusieurs articles intéressants
    • Des machines inspirées par le vivant, Moshe Sipper & James Reggia. Très intéressant (décrit des travaux similaires à ceux qui m'intéressent)


(Ne pas hésiter à me contacter pour une copie de tel ou tel article).


Misc

Il n'est pas si facile de définir la frontière entre vivant et non-vivant. Mais, a priori, le vivant est caractérisé par plusieurs propriétés simultanées. C'est la simultanéité de l'occurrence de ces propriétés qui fait la vie.

Dualement, il existe des structures non-vivantes, mais qui possèdent certaines caractéristiques de la vie (eg structures dotées d'une membrane, mobilité).

Une plante est topologiquement un tore. Le tore étant la forme simplexe autour d'un flux.

On se rappelle qu'il suffit de 3 corps et d'une liaison d'expression simple entre eux pour obtenir du chaos.


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