Prírodou inšpirované algoritmy

Aplikácie

Pilot EUROFIGHTERa

Pilot je jeden z najambicióznejších projektov. Britské ministerstvo obrany požiadalo spoločnosť Cyberlife aby pre nich navrhla agentov pre ich simulátor lietadla EUROFIGHTER. Tieto agenty mali slúžiť ako oponenti pre školiacich sa pilotov. Doterajšie pokusy, ktoré DERA (Defence Evaluation and Research Agency) uskutočnila, boli s použitím agentov založených na pevných pravidlách. V Cyberlife aplikovali princíp, ktorý sa použil v Nornovi. Virtuálny pilot sa snaží skúšať rôzne letové stratégie a tým sa snaží adaptovať svoje správanie tak aby vedel dobre ovládať lietadlo ako aj sledovať nepriateľa. Úspech každého pilota je následne hodnotený podľa toho ako úspešne sleduje korisť, ako úspešne sa vyhýba útočníkovi a podľa toho ako dlho drží nepriateľa v svojom zornom poli. Podobne ako Norn, virtuálny piloti obsahujú biochémiu, ale ich chemikálie nie sú priradené ku špecifickým akciám. Namiesto toho, chemoreceptory a chemoemitory sú "len tak" hodené do organizmu a čaká sa, čo piloti z nich urobia. Takže je síce takmer nemožné povedať, ktoré chemické reakcie čo reprezentujú (stres, strach, agresia...), ale výsledkom sú silní nepriatelia pre reálnych pilotov.

Po evolúcii 400 generácií po 40 pilotov agenti boli schopný lietať bez toho aby nabúrali a dokázali držať nepriateľa v zornom poli dlhú dobu. Virtuálny piloti prekvapujúco vykazovali správanie podobné reálnym pilotom. Naviac keďže Norni nevnímajú gravitáciu a nemajú problémy s preťažením a celkovo nemajú problémy s fyzikálnymi ohraničeniami, dokázali virtuálny piloti manévrovať oveľa efektívnejšie a dokonca si vytvorili vlastnú stratégiu a taktiku, aby dlhší čas udržali nepriateľa v na muške. Zistil, že let v skrutkovici zlepšuje stabilitu lietadla v niektorých extrémnych manévroch.

Pilotovanie digitálneho lietadla v kľude virtuálneho sveta je jedna vec, ale otázka je ako by sa Norn správal pri pilotovaní ozajstného lietadla. Anglické kráľovské letectvo rozmýšľa aj nad tým, že by podobný virtuálny pilot ovládal nejaké lietadlo, pričom by zo zeme dostával inštrukcie. Dokonca, keby nebol žiadny človek na palube, dizajn lietadla by nemusel vyhovovať potrebám človeka. Bolo by možné konštruovať menšie lietadlá, ktoré sa dokážu rýchlejšie otáčať, či rýchlejšie akcelerovať, pretože nie je limit na preťaženie, ktoré práve ľuďom bráni prevádzať veľa manévrov.

Virtuálne bankovníctvo

Aj vám vadí pri návšteve banky stáť v dlhých radoch? Americká banková spoločnosť NCR mala záujem zistiť, čo sa preháňa v mysliach zákazníkov, ktorí vojdú do banky. Požiadala teda spoločnosť Cyberlife o aby navrhla virtuálnych zákazníkov a virtuálnu banku a tak otestovala rozloženie jednotlivých prepážok v banke.

Cyberlife adaptovala svoju technológiu a vytvorila agentov s novými vlastnosťami a potrebami ako vybrať, vložiť peniaze alebo konzultovať s finančným poradcom. Keď agent prvý krát navštívil banku, nevie kde uskutočniť svoju požiadavku, tak sa potuluje po banke a skúša interagovať s rôznymi vecami ako virtuálne bankomaty, úradníci a finanční a obchodní poradcovia.

NCR nahrávala chovanie reálnych zákazníkov na video a podľa týchto nahrávok Cyberlife vytvorila agentov s rovnakým chovaním ako zákazníci jednotlivých pobočiek. Zákazníci z banky v centre mesta sa totiž správajú odlišne od zákazníkov v bankách na okraji mesta. Takto dokázala Cyberlife vytvoriť prototypy zákazníkov ako staré dámy alebo obchodníci, ktorí využívajú služby banky odlišne.

Banky doteraz využívali matematické modelovanie aby vypočítali ako rýchlo sa rady budú hýbať s rozličnými typmi obsluhy. Tieto simulácie sa však ukázali ako nevierohodné pri porovnaní s agentami, pretože matematika nedokázala brať do úvahy faktory ako frustrácia prípadne iné pohnútky, ktoré nútia zákazníkov opustiť banku. Takže NCR navrhla banku tak aby agent bol schopný dokončiť svoju transakciu skôr ako ho prestalo baviť čakať v rade.

Budúcnosť

Tieto aplikácie sú zatiaľ len v mysliach tvorcov, ale ich silný aplikačný potenciál by mohol viesť k ich úspešnej realizácii.

Rozumné semafory

Pýtate sa, čo je zlé s terajšími semaformi? Veď ich úlohou je len púšťať, alebo zabraňovať autám prechod cez semafór. V praxi to však vyzerá tak akoby sa všetky semafóry spojili a snažili sa vniesť do dopravy maximálny možný chaos.

Problémom je zložitosť. Veď už len sto semafórov na štyroch stovkách ciest, na ktorých sa premáva tisíc aut, nám dava rovnicu s veľkým počtom neznámych. Naviac ďalší problém je nelinearita. To čo vodič urobí je závislé len na tom, čo urobil pred - neexistuje žiadne spojenie medzi súčasným stavom a optimálnym následujúcim krokom. Nakoniec je tu aj problém s chaotickou povahou správania, nejaké tie opravy na cestách, nejaká staršia pani prechádza cez cestu, či náhly dážď vedia dramaticky zmeniť situáciu v celej sieti semafórov. Takže hociktorý algoritmus je odpísaný na neúspech.

Predstavme si, že by každý semafor bol "živé" a dokonca aby všetko, čo chceli od života bolo, aby premávka v jeho okolí bola plynulá. Takáto "bytosť" by bola prepojená so susediacimi "kolegami". Ani jeden semafor by nemal informáciu o celkovom stave dopravy v meste a neexistoval by ani žiaden centrálny riadiaci systém. Každý semafor by sa staral len o svoju križovatku najlepšie ako by vedel len na základe informácií zo svojho prostredia. Každý semafór by obsahoval mechanizmy, ktoré by ho napríklad trestali, keď by sa vytvárali rady na križovatke, prípadne by púšťal autá k následujúcemu semafóru, ktorý už säm ma plné ruky práce. Bonus by sa dostavil v prípade keby tento semafór prispel k celkovému urýchleniu dopravy. Na druhej strane "organizmus" semaforu by si mohol vypestovať "imunitný systém" a tak reagovať na vandalizmus alebo oboznámiť správcu systému o tom, že jedna zo žiaroviek vyhorela.

Inteligentné domáce spotrebiče

Teraz si pre zmenu predstavme dom vybavený klasickými spotrebičmi. Prečo keď zapneme video musíme zapnúť aj televízor? Prečo to televízor sám nezistí? Prečo video nesleduje programy, ktoré najradšej pozeráme a nezapamätá si nahrať náš obľúbený seriál, keď nie sme doma? A keby aj video malo vedieť koľko je hodín nebolo by to preto, že má zabudované vlastné hodiny, ale preto, že by sa vedelo dohovoriť s hodinkami na stene. A tieto hodinky by mali byť schopné stále ukazovať presný čas, pretože by sa dorozumeli s rádiom a pri výpadku elektrickej energie zaznamenali správny čas. A podobne kúrenie by monitorovalo všetky ostatné spotrebiče aby vykurovalo len tie miesta, ktoré je v daný moment potrebné vykurovať.

Ak by malý mozog z Cyberlife bol implementovaný do jediného čipu a sériovo vyrábané, mohol by takýto čip byť cenovo porovnateľný s klasickým mechanickým vypínačom. Takto vybavené spotrebiče navyše dokázali komunikovať cez elektrické vedenie a tak by pracovali ako jeden team. Jediné čo by systém potreboval sú informácie od majiteľa o tom, ako dobre vykonáva svoju prácu. Táto informácia by mohla byť zo senzorov, ale aj od ostatných spotrebičov, ktoré by sa zhodli na tom, že daný jedinec nepostupuje práve najlepšie.

Pomocný šofér

Väčšina dnešných automobilov v sebe obsahuje jeden alebo viacero počítačov, pre manažment motora, diagnostiku, ABS a pod. Čoskoro autá možno budú obsahovať "bytosť podobnú Nornovi, ktorého úlohou bude riadiť vstrekovanie paliva. Možno o ďalších pár rokov tou "bytosťou" bude auto, ktoré bude monitorovať nie len "svoje telo", ale dovezie pasažierov do cieľa bez nutnosti akéhokoľvek zásahu vodiča.

Veľkou výhodou používania "živých" systémov je ich adaptabilita. Optimálnu odpoveď manažmentu motora nie je ľahko vypočítať v stále sa meniacich podmienkach (meniace sa charakteristiky motora ako opotrebovanie častí, rozličná kvalita paliva atď. ...). Keď sa navyše do toho aj započítajú meniace sa podmienky na ceste a rôzne štýly jazdy návrh riadiacej jednotky je v najlepšom prípade kompromis. Ak by sa riadenie nechalo na "živý" organizmus, schopný adoptovať sa, na ktorý by boli pripojené najrozličnejšie senzory, tak takýto systém by bol schopný nájsť najlepší riadiaci zásah v danom okamihu. Podobné princípy by sa dali aplikovať pre ostatné podsystémy v aute: automatickú prevodovku, klimatizáciu, svetlá a stierače.