La Informática Teórica está evolucionando a la par que la Vida Artificial. Antes se situó el origen de la V.A. en la propuesta de von Neumann de construir un modelo computacional de la Computación. Pero en realidad, el análogo al Test de Turing en la Vida Artificial fue formulando por Langton, cuya principal realización es haber sentado las bases para fundar la Vida Artificial en la Informática Teórica. El trabajo de Langton se dirige en dos vertientes:
1) Hacia la caracterización de la dinámica cualitativa de los autómatas celulares, determinando qué comportamientos emergentes son interesantes para la V.A., investigando las condiciones que cumplen las reglas locales que los producen y proponiendo criterios para establecer una noción de cómputo específica para los comportamientos emergentes complejos.
2) Hacia la consecución de modelos de máquinas autorreplicativas, proponiendo configuraciones autorreplicativas e investigando sus característica.
En el primer aspecto, Langton abordó una caracterización de "la vida al borde del caos" (LAN90). Para ello se basó en el trabajo de Wolfram (WUO84) y distinguió tres zonas de comportamiento diferente en el cómputo de los sistemas dinámicos, basándose en la noción de entropía. Por un lado estarían los cómputos de los autómatas celulares que alcanzan puntos fijos o periódicos en pocos pasos. En el otro extremo, aquellos cómputos totalmente caóticos, que no dan lugar a ningún tipo de forma perceptible. Entre ambos, estarían los comportamientos complejos, que dan lugar a formas complejas, de aspecto fractal, que convergen en periodos largos, pero que presentan subciclos de cómputo con pequeñas variaciones a lo largo de su evoluci6n.
La dinámica cualitativa de los A.C. la establece en base a un parámetro
donde k es el número de estados, n el número de k" k" k células en el entorno y nq el número de entornos de estados N(i) que producen con la transición el estado quiescente. Es decir, mide la proporción de entornos de estados que no llegan por A al estado muerto frente a todos los posibles.
Generando aleatoriamente funciones de transición A que cumplan la proporción establecida A., ejecutándolas sobre configuraciones aleatorias, y midiendo la entropía en el computo de cada célula, Langton establece un valor crítico, que coincide con la medida del índice de percolación, ( torno al valor 0,5 para los arrays usados) y que determina el paso al régimen caótico. La variación de se establece en el siguiente esquema, según crece el parámetro.
Explorando más a fondo, Langton encontró que la característica más importante de los autómatas que muestran comportamientos complejos es que entre las distintas células la información mutua es significativamente alta, mientras que es baja en los comportamientos fijos y en los caóticos. Es decir, el estado que toman las células en el comportamiento complejo está influido por el que toman las demás en mucha mayor medida que en los otros casos. Langton intuye así que estas zonas de comportamiento complejo son las interesantes desde el punto de vista computacional: tanto en los comportamientos fijos como en los aleatorios, no hay transmisión de información. El almacenamiento de información y su transmisión, son condiciones necesarias para que exista un proceso computacional. Por lo tanto, en la zona de comportamiento complejo nos encontramos con un tipo de computación que requiere ser investigado.
En cuanto a la investigación en las configuraciones auto-reproductivas, la máquina autorreplicativa de Von Neumann, requeriría un A.C. tal que representada sobre él una máquina de Turing que tenga en la cinta representados ciertos datos, realice un cómputo que permita copiar dicha máquina y la configuración de cinta en otra zona del array, y así indefinidamente. Dada la enorme complejidad de ésta, se requiere encontrar máquinas "simples" capaces de autorreproducción. Para ello contempla buscar configuraciones sobre un autómata celular que actúen como programas y como datos, en las que la construcción de la copia sea activamente dirigida por la propia configuración, pero sin estar totalmente programada en ella. Es decir, la configuración no es pasivamente transcrita por el A.C., pero tampoco es un programa que dirija totalmente la copia. Siguiendo estos criterios, en (LAN**) se explica la construcción una configuración capaz de autorreproducirse sobre un autómata celular, representada en la siguiente figura.
Los Sistemas de Lindenmayer son formalizaciones en el terreno de la Teoría de Lenguajes Formales del crecimiento de las plantas, en concreto sistemas de reescritura, esto es una técnica para definir objetos complejos por reemplazamiento sucesivo de partes de un objeto inicial usando reglas o producciones. Un ejemplo clásico de un objeto geométrico construido por reescritura es la curva del cristal de nieve, propuesta en 1905 por Koch, y reestablecida por Mandelbrot. Para producir esta curva necesitamos un iniciador y un generador. En cada paso de la derivación se sustituye un segmento de la figura por una copia a escala del generador que tenia los mismos extremos. Cuando iteramos el proceso, obtenemos una forma similar a la de un cristal de nieve. Los L-sistemas son gramáticas que sustituyen unas subpalabras por otras a partir de una palabra axioma, y son sus derivaciones las que dan lugar a las formas arborescentes que se dan en la naturaleza.
Los Sistemas de Gramáticas y Eco-gramáticas, son formalismos muy recientes para modelar los procesos distribuidos. Se trata de sistemas de agentes modelados por gramáticas que pueden realizar todas ellas derivaciones sobre una misma forma sentencial, que podría asimilarse a una pizarra o mundo común. La característica esencial es que los símbolos que son terminales para unos agentes no lo son para otros. Se estudian las capacidades de estos modelos para dar lugar a procesos cooperativos.
En el campo de la simulación de la evolución de ciertas capacidades adaptativas, se trabaja con mundos artificiales: un tablero en el que se representan organismos y recursos. Los organismos están dotados de una función que determina su grado de adaptación al medio, y puede realizar acciones como moverse, comer, emitir señales o reproducirse, permitiendo sólo la reproducción de los individuos bien adaptados.
