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Selektion durch beschränkte Ressourcen (Energiefluß)

In den beiden oben vorgestellten Selektionsmechanismen ist keine Einschränkung durch eine irgendwie definierte zusätzliche Umwelt gegeben. Die konstante Populationsgröße und der konstante Anteil replizierender und eliminierter Individuen gewährleisten, daß die Erwartungswerte einiger Größen einfach zu berechnen sind, sind aber ein unnatürlicher und willkürlich vogegebener Zwang. Die ,,natürlichen`` Fluktuationen in einer realen Population lassen sich dadurch nicht simulieren. Die aus den oben definierten Modellen zu erzielenden Resultate könnten daher ein verzerrtes Bild der Evolution liefern, weil sie durch ein zu stark idealisiertes Modell gewonnen wurden.

Aus diesem Grund wird zum Vergleich ein weiterer Selektionsmechanismus untersucht, in dem die Dynamik durch einen ständigen, im zeitlichen Mittel konstanten Energiefluß durch das System ermöglicht wird. Der Population wird dabei pro Zeitschritt eine fest vorgegebene Menge Energie für die Wechselwirkung zur Verfügung gestellt. Die an der Wechselwirkung beteiligten Gene bzw. die durch sie definierten Wechselwirkungsmatrixelemente dekodieren die Menge Energie, die ein Individuum bei einer Wechselwirkung aus dem Reservoir erhält, solange dieses noch Energie enthält. Dadurch läßt sich eine Dynamik simulieren, die mit der Photosynthese in der Natur vergleichbar ist (etwa analog zu Mikroorganismen, die sich um einen günstigen ,,Platz an der Sonne`` bemühen). Bei der Festlegung der Details dieser Dynamik sind aber einige Punkte zu beachten, damit sich eine zeitlich fortdauerende Entwicklung einstellt:

Wenn während einer Wechselwirkungsphase der Energievorrat erschöpft wird, lassen sich z.B. zwei grundsätzlich verschiedene Konsequenzen implementieren:

  1. Der Charakter der Wechselwirkung wird verändert. Statt Kooperation (beide Individuen erhalten Energie aus dem Vorrat) findet z.B. eine Art ,,Räuber-Beute``-Wechselwirkung statt, in der das (zuvor festgelegte) aktive Individuum dem passiven Energie wegnimmt.
  2. Es findet keine Wechselwirkung mehr im aktuellen Zeitschritt statt.

Beide Möglichkeiten verursachen geringe Schwankungen in der Gesamtenergie pro Zeitschritt. Im ersten Fall fluktuiert ebenfalls der Anteil der kooperativen Wechselwirkungen, während im zweiten Fall alle Wechselwirkungen kooperativ sind. Beide Fälle werden in der vorliegenden Arbeit in Simulationen dieses Modells realisiert. Die Ergebnisse sind im Abschnitt 5.3 zusammengestellt.


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RW 2008-07-16