Prírodou inšpirované algoritmy

Gramatický prístup v praxi

Neuroevolúcia bola dlho jednou s hlavných tém UE. Prvý prepisujúci sa neuroevolučný systém bol vyvinutý Kitanom v roku 1990. Ukázal, že je možné evolvovať konektivitu matíc neurónových sietí pomocou sady vyvíjajúcich sa prepisovacích pravidiel. Namiesto použitia reťazca na pravej strane pravidla, Kitano použil malú maticu s rozmerom 2x2. Ak sú prvky matice neterminálne symboly, potom sú sami prepísané 2x2 maticami z pravidla, ktoré sa na nich vzťahuje Po dosiahnutí terminálov, je vytvorená komplexná matica numerických hodnôt. Kitano ukázal, že je možné použiť prepisovacie pravidlá na kódovanie neurónových sietí pre kódovacie / dekódovacie problémy.

(Boers a Kiuper, 1992) použili kontextový L-systém na vývoj topológie neurónovej siete. Kódovali pravidlá v genóme ako bitové reťazce, ktoré môžu byť rekombinované použitím jednoduchých genetických operátorov. Výsledné bitové reťazce boli potom preložené do prepisovacích pravidiel. Boers a Kuiper boli schopní vyvíjať riešenia pre množstvo konvenčných problémov, ako napríklad XOR a rozpoznávanie ručne písaného textu.

(Sims, 1994) sa vo svojom výskume zameral na vývin morfológie tela a neurónových sietí umelých tvorov v simulovanom 3D fyzickom prostredí. V tejto oblasti, je sila generatívnych kódovaní ľahko pozorovateľná, keďže výsledné tvory sú animované v simulovanom fyzickom prostredí. Sims použil pre svoje experimenty priame grafy ako genotypy. V týchto grafoch uzol reprezentuje časť tela a hrana špecifikuje ako sú časti tela pospájané. Uzly a hrany spolu pracujú ako prepisovacie pravidlá L-systému: hrana je ako atóm prepisovacieho pravidla a uzol je ako terminála. Pri nasledovaní rekurzívnych hrán, Simsove systémy opätovne používajú genetický materiál. 3D animácie vyvinutých tvorov jasne ukazujú prirodzené držanie tela. Avšak, opätovné použitie génov nebolo výlučne zodpovedné za prirodzený vzhľad animácií, kvalita fyzickej simulácie sama prispela k výsledku. Simsove bádanie v tejto oblasti môžeme bližšie spoznať na stránke www.biota.org

Podobne ako (Sims, 1994), (Hornby a Pollack, 2001) aplikovali L-systémy na simultánnu evolúciu morfológií tela a neurónovej siete umelých tvorom v simulovanom 3D fyzickom prostredí. Použitím nepriameho kódovania, vyvinuli tvory, ktoré sa pohybovali bez ťahania väčšiny ich tela po zemi. Vyvinuli parametrické L-systémy s 20-timi prepisovacími pravidlami. Výsledné tvory boli porovnané s ostatnými, ktoré boli vytvorené priamym kódovaním. Vyvinuté tvory sa vyznačovali väčším počtom častí tela a opakujúcich sa štruktúr. Niektoré tvory sa naviac vyznačovali symetrickým usporiadaním častí tela. Výsledky demonštrujú, že opätovné použitie génov je dôležitým aspektom embryogenetických systémov.

Bunkové kódovanie bolo tiež aplikované na evolúciu tela a mozgu. (Komosinski a Rotaru-Varga, 2001) použili kódovanie gramatickým stromom na evolúciu morfológie tela a neurónovej siete agentov v simulovanom 3d svete. Ukázali, že kódovanie pomocou vyvíjajúceho sa gramatického stromu umožňuje vznik modulárnych štruktúr s opakujúcimi sa časťami pre jednoduché úlohy ako rast do veľkej výšky a pohyb.