Prírodou inšpirované algoritmy

Evolučné umenie

Evolučné umenie je pravdepodobne najviac komerčne úspešný druh evolučného dizajnu. Aj keď je akademický výskum v tejto oblasti menej rozšírený ako v ostatných vetvách ED, existuje oveľa viac produktov evolučného umenia ako systémov iných typov ED. Väčšina systémov evolučného umenia sú si pomerne podobné. Takmer všetky z nich generujú nové tvary, napríklad obrazy. Úplne sa spoliehajú na ohodnotenie človekom - ako zdroj fitness pre každého jedinca populácie - zvyčajne založenej na estetike. Veľkosť populácie je veľmi malá (často menej ako 10 jedincov) kvôli urýchleniu ohodnocovania a generovania nových populácií. Interface je zvyčajne rovnaký, pozostáva z jedincov populácie vyobrazených na obrazovke spolu s nejakou možnosťou ako určiť fitness (napríklad vyplnením nejakej tabuľky vhodností a pod.).

Najväčšie rozdiely medzi týmito systémami spočívajú vo fenotypovej reprezentácii. Bola použitá pestrá paleta alternatívnych reprezentácií od fraktálov až po rekurzívne gramatiky. Rôzne reprezentácie sú vytvárané s rozličnými zámermi. Napríklad známy biológ Dawkins vyvinul rekurzívne stromové štruktúry podľa rekurzívnej embryogenézy v skutočnej prírode v nádeji, že sa mu podarí napodobiť prírodné tvary. Todd a Latham vyvinuli reprezentáciu založenú na opakujúcich sa elementoch (napr. guľa, oblúk atď.) na generovanie tvarov ako napr. kužeľ za ktorých bol potom zostavený celý obraz. V týchto prípadoch sa do reprezentácie začleňuje ešte farba, prípadne textúra.

Na príklade nášho modelového stola si môžeme ukázať jednoduchý typ evolučného umenia. V tomto prípade bude „umelecký stôl“ pozostávať z elipsy a niekoľkých rôzne umiestnených špirál.

Táto štruktúra potom definuje, koľko génov bude evolvovaných systémom a ako budú ich hodnoty vplývať na fenotyp. Potom tak evolúciou vznikne množstvo neobyčajných a možno aj esteticky príťažlivých dizajnov a niektoré z nich môžu slúžiť ako stôl.

Evolučné umenie je efektívne v oblasti tvorenia originálnych a nezvyčajných umeleckých objektov, ale je veľmi zriedkavé, že vygenerujú čosi praktického, ako napríklad stôl. Keďže jednotlivé formy nie sú nijakým spôsobom analyzované vzhľadom na funkčnosť, výstupom z týchto systémov je čosi, čo je atraktívne, ale z hľadiska funkčnosti často nepoužiteľné.

Keďže je takáto evolúcia riadená človekom (funkciu vhodnosti predstavuje napríklad umelec), evolučný algoritmus nie je príliš zložitý. Evolúcia sa tu používa skôr ako generátor nových riešení, nie ako optimalizátor. Umelec hodnotiaci jedincov ich ohodnocuje dizajny pomerne rozporuplne, vzhľadom na to, že počas evolúcie mení názor na požadované znaky, teda kontinuálna generácia nových foriem založených na najsilnejšom jedincovi z predchádzajúcej generácie je nevyhnutná. Veľmi dôležitým elementom evolučného umenia je teda ne-konvergencia. Ak populácia dizajnov skonverguje do jednoduchého tvaru, nebude potom možné preskúmať iné dizajny. Práve preto takmer všetky systémy evolučného umenia nepoužívajú kríženie. Typická je iba mutácia, kde všetci potomkovia predstavujú zmutované kópie svojich rodičov (väčšinou sa používa dokonca iba jeden rodič z celej generácie). Príkladom evolučného umenia môžu byť napríklad Dawkinsove biomorfy , alebo niektoré z projektov Karla Simsa.