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論文資訊
- 類型：已發表論文
- 日期：2022-09-02
摘要
在生物系統中，個體表型通常被多個基因型採用。例子包括蛋白質結構表型，其中每種結構可以被無數單獨的胺基酸序列基因型採用。這些基因型在基因型空間中形成巨大的相互連結的「中性網絡」。這種中性網絡的規模不僅賦予生物系統對遺傳變化的穩健性，而且還能夠進化出在任何一個中性網絡附近出現的大量新表型。人們對技術系統是否可以被設計成具有類似的特性知之甚少。在這裡，我們針對計算數位邏輯功能的一類可程式電子電路提出這個問題。此類電路的功能靈活性在許多應用中都很重要，包括進化原理在電路設計中的應用。它們計算的函數是所有數字計算的核心。我們探索了 1045 個邏輯電路（「基因型」）和 1019 個邏輯功能（「表型」）的廣闊空間。我們證明了計算相同邏輯函數的電路連接在跨越電路空間的大型中性網路中。它們的魯棒性或容錯性差異很大。每個神經網路的附近都包含具有廣泛新穎功能的電路。計算不同功能的兩個電路通常可以透過對其架構進行少量更改來相互轉換。這些觀察結果表明，對於生物系統的演化而言重要的特性存在於具有商業重要性的一類電子電路中。他們也指出了產生容錯、適應性強和可進化電子電路的通用方法。