Biologisk inspirert maskinvare: Utforskning av evolusjon for kunstig utvikling

Abstract

Rapporten beskriver hovedoppgaven Utforskning av evolusjon for kunstig utvikling. Cellulære beregningsmaskiner og kunstig utvikling er begge nyere forskningsfelt innen datateknologi med opphav i biologisk inspirasjon og kunstig intelligens. Biologisk inspirerte metoder kan benyttes til å finne nye alternative design. Kunstig evolusjon kombinert med cellulære maskiner kan gi opphav til nye designmetoder og arkitekturer. Samtidig kan cellulære maskiners dynamiske egenskaper gi gode simuleringer av naturens komplekse systemer. Kunstig utvikling ser ut til å kunne redusere skaleringsproblemet ved genotype-fenotype omformingen for evolusjonære systemer. Koblingen av evolusjon og kunstig utvikling byr likevel på nye utfordringer. En cellulær maskin for utvikling kan utforskes for emergent computation med evolusjon. Et slikt komplekst system krever forståelse for hvordan den biologiske utviklingen med genuttrykk og genregulatoriske nettverk påvirkes av evolusjonen og evolusjonsparameterene. Kunnskap om et slikt system forutsetter eksperimentell utforskning og analyse. I oppgaven ble en plattform implementert for å utforske evolusjon for utvikling av emergent strukturer i en cellulær maskin. Plattformen brukes til å designe to multicellulære emergent strukturer, sjakkbrett- og flaggmønster. Analyseresultatene viser at evolusjonen konsekvent utnytter omgivelsene sine for å skape strukturløsninger. Det ble også utført skaleringsforsøk som tyder på at økt informasjonsmengde i systemet kan ha en positiv effekt på det evolusjonære søket. Plattformen gjør det mulig å få en eksperimentell forståelse av hvordan parametere ved utviklings- og evolusjonsprosessene påvirker systemets emergent computation av strukturer.