Prírodou inšpirované algoritmy

Evolučné formy umelého života

Evolučné výpočty hrajú dôležitú rolu v odvetví umelej inteligencie zvanom umelý život. Umelý „mozog“, stratégie správania sa, metódy komunikácie, distribuované riešenie problémov a mnoho ďalších problémov sa dajú skúmať pomocou evolučných prehľadávacích techník. Aj keď v podstate všetky typy evolučného umelého života v sebe nesú aspekty evolučného dizajnu, niektoré z jeho častí spadajú do kategórie ED viac ako ostatné. Časť umelého života, ktorú sem môžeme zaradiť je výskum, ktorého cieľom je evolvovať „formy umelého života“.

Dôvody na tvorbu evolučných foriem umelého života sú poväčšinou teoretické. Najčastejším cieľom výskumov v tejto oblasti je získanie poznatkov o mechanizmoch prírodnej evolúcie, ďalej snaha vysvetliť tvary, ktoré môžeme pozorovať v prírode, alebo snaha o využitie prírodných dizajnov a ich duplikovanie. Evolučné formy umelého života v sebe skrývajú obrovský potenciál, avšak praktické aplikácie sú viac ako vzácne.

Ako ukážku tohto typu ED sa opäť vrátime k nášmu modelovému stolu. Ale teraz namiesto statického stola budeme vyžadovať robota - virtuálnu formu života, schopnú prenášať objekty – niečo ako robota čašníka. Obrázok ukazuje dve stránky tohto typu ED : evolúciu tvaru a evolúciu mozgu.

V tomto prípade tvar – teda telo robota predstavujú stavebné bloky (môžu to byť senzory, telo, svaly). Mozog reprezentuje sieť neurónov, ktoré dostávajú informácie zo „senzorových blokov“ a produkujú výstup pre „svalové bloky“. Každá časť fenotypu je kódovaná chromozómom s premenlivou dĺžkou. Funkcia vhodnosti hodnotí fenotyp podľa jeho schopnosti pohybovať sa a zároveň udržiavať povrch vo vodorovnej polohe. Postupne tak evolúcia vyvinie obe skupiny chromozómov (telo a mozog) a vytvorí tak virtuálnu bytosť schopnú prenášať objekty vo virtuálnom svete.

Výskum v tejto oblasti je ešte stále v počiatočnom štádiu, evolučné techniky sa používajú ako nástroje skúmania, podobne ako je to pri evolučnom umení. Tieto algoritmy generujú množstvo riešení, využívajúc techniky ako niching, parazitizmus, vznik druhov, kooperáciu atď.. Ohodnocovanie je obvykle založené na analýze správania sa v simulovanom virtuálnom svete (v niektorých prípadoch sa testy vykonávajú v reálnom svete použitím robotov) a je spravidla časovo veľmi náročné. Na skrátenie výpočtov sa zvyknú používať stavové GA, paralelné GA, hybridné GA.

Asi najzaujímavejším príkladom takého ED sú virtuálne organizmy Karla Simsa – Galápagos.