3D-эволюция виртуальных существ
 | В этой статье есть несколько проблем. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалять эти шаблонные сообщения )
|
 Заглавное изображение 3D Virtual Creature Evolution со снимком экрана существа. | |
| Разработчик(и) | Ли Грэм |
|---|---|
| Платформа | Microsoft Windows , Линукс |
| Доступно в | Английский |
| Тип | Моделирование |
| Веб-сайт | 3dvce  |
3D Virtual Creature Evolution , сокращенно 3DVCE, — это программа моделирования искусственной эволюции, созданная Ли Грэмом. [1] Его цель — визуализировать и исследовать общие темы в планах и стратегиях тела для достижения функции приспособленности искусственных организмов, создаваемых и поддерживаемых системой в данной среде. Программа была вдохновлена программой искусственной эволюции Карла Симса 1994 года «Evolved Virtual Creatures». [2] [3] Программа осуществляется добровольцами, которые загружают программу с домашнего веб-сайта и возвращают информацию из завершенных симуляций. По состоянию на 4 марта 2013 года он доступен для загрузки на Windows , MacOS и в некоторых случаях [ нужны разъяснения ] Линукс .
Настройки
[ редактировать ]3DVCE использует эволюционные алгоритмы для моделирования эволюции. Пользователь устанавливает ограничения плана тела (максимальное количество типов сегментов, ограничения длины и глубины ветвления сегментов, а также ограничения размера), а также определяет, масштабируется ли показатель пригодности в зависимости от размера. Взаимопроникновение конечностей также возможно. Настройки воспроизводства/популяции включают размер каждой популяции и время ее существования (сколько времени каждая особь должна достичь показателя приспособленности), процент особей, которые могут размножаться (размер турнира), какой процент размножается половым или бесполым путем, а также тип отбора. тогда определился. Скорость скрещивания определяет, какой процент особей создается в результате скрещивания родителей и мутации. Затем определяется скорость мутаций в теле и мозге. Конкретные математические операции и значения также можно отнести к мозгу существа. [4]
Затем определяется фитнес-функция. Оценка приспособленности искусственных организмов определяется тем, насколько хорошо они достигают своей цели в приспособленности за время оценки. Функции фитнеса включают пройденное расстояние, максимальную высоту, среднюю высоту, «TOG» (определяется количеством времени, в течение которого существо находится в контакте с землей) и «Сфера» (определяется способностью существа ловить и удерживать сферы). Эти цели не индивидуализированы и могут быть установлены для конкретных сильных сторон (от нуля, как не влияющих на физическую форму, до единицы или имеющих максимальное влияние) для определения цели в фитнесе. Также можно установить, к каким поколениям будет применяться фитнес-функция. Затем определяется окружающая среда, или «Ландшафт». Сюда входит плоская равнина, неровная местность (на которой вокруг существа создается холм, который постоянно наклоняется по мере прохождения расстояния от точки появления существа), вода (симулятор низкой гравитации, нефункциональный) и «сферы» (сферы представляют собой генерируется над существом, которое нужно поймать). [5]
Моделирование
[ редактировать ]Все в симуляции рассматривается с точки зрения первого лица . После определения настроек первое поколение генерируется из случайно созданных особей. Все существа появляются в одной и той же точке появления и состоят из сегментов или прямоугольных призм, соединенных с другими в местах соединения. Цвета присваиваются типам сегментов случайным образом. Тип сегмента определяется размером и соединениями, которые он имеет. Цвета не указывают ни на что иное, как на это. Эти существа первого поколения двигаются случайным образом, без какого-либо влияния на фитнес-цели. Существа с наибольшим значением приспособленности размножаются, и на этом воспроизводстве основано следующее поколение. В конечном итоге закономерности в формировании популяции и приспособленности увеличиваются еще больше. Фитнес-функция может быть изменена во время моделирования для имитации изменений окружающей среды, а отдельные прогоны могут быть продублированы для имитации различных линий или видообразований . [6] [7]
3DVCE предназначен не только для эволюционных исследований. Объекты также могут быть созданы для графических и симуляционных физических тестов. Сюда входят предварительно установленные блоки, сферы, гранаты и конструкции, которые можно либо бросать из камеры, либо создавать в точке появления. Искусственной гравитацией также можно манипулировать. Случайные и архивные существа также могут быть повторно созданы для манипулирования или просмотра. Ли Грэм также включил в симуляцию ТАРДИС , которая при перемещении может телепортировать камеру обратно в исходную точку появления. [8]
Существа
[ редактировать ]
Конвергентная эволюция часто происходит в 3DVCE, поскольку схожие структуры и поведение существ формируются для максимизации приспособленности. Двурукие прыгуны состоят из небольшого ядра и двух больших симметричных «крыльев» и развиваются в зависимости от прыжков и требований к расстоянию. Эти существа продвигаются вперед, используя свои конечности, покачивая или взмахивая ими. Прыжковые ленты и пружины состоят из цепочки сегментов и развиваются в зависимости от максимальной высоты и расстояния. Они сжимаются или скручиваются и вытягивают тело, чтобы подпрыгнуть в воздух. Катящиеся ленты и пружины очень похожи на предыдущую группу, за исключением того, что они часто больше, а сегменты более повторяются. Они развиваются в ответ на среднюю высоту, расстояние и TOG (касание земли). Они катаются по земле, поднимая голову в воздух и достигая высоты, при этом касаясь земли. Некоторые просто катятся горизонтально, как цилиндр. Существа с односуставным приводом имеют более неустойчивую структуру и развиваются в зависимости от расстояния на ухабистой местности. У них есть один большой сегмент спины, который пинает существо вперед, но, будучи плохо сбалансированными, они используют остальную часть своего тела, чтобы подняться после спотыкания или вообще предотвратить спотыкание.
Также образуются многие другие типы существ, которые не обязательно соответствуют четырем основным группам, ранее описанным Ли Грэмом. Высокие палообразные существа также эволюционируют, чтобы достичь максимальной высоты. Некоторым пользователям удалось исправить водный симулятор, чтобы он мог развивать плавающих существ. Развиваются многие другие существа, обладающие чертами нескольких групп. в настоящее время есть [ когда? ] На главном веб-сайте заархивировано более 220 существ, которые можно найти на YouTube, посетив канал Creature Mann.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Грэм, Ли; Оппахер, Франц. Видообразование посредством отбора и дрейфа . Материалы одиннадцатой Международной конференции IASTED по искусственному интеллекту и мягким вычислениям. АКТА Пресс.
- ^ Симс, Карл (1994). «Эволюционирующие виртуальные существа» (PDF) . Материалы SIGGRAPH '94 . дои : 10.1145/192161.192167 .
- ^ Симс, Карл (1994). «Развитие 3D-морфологии и поведения посредством конкуренции» (PDF) . Искусственная жизнь . 1 (4). MIT Press – Журналы: 353–372. дои : 10.1162/артл.1994.1.4.353 . ISSN 1064-5462 . S2CID 3261121 .
- ^ Хериади, Яя (2007), Моделирование поведения прыжков на двуногих ногах с использованием эволюционного алгоритма , ISSN 1978-774X
- ^ Барри Грин (28 июня 2008 г.). «Основные моменты TAM 6: 3DVCE-Ли Грэм» . Оттавские скептики . Проверено 10 апреля 2011 г.
- ^ Морган, Эбби (7 сентября 2008 г.). «Стоя на плечах гигантов: видеоигры меняют то, как мы занимаемся наукой и продвигаем ее» . Журнал СЕИД. Архивировано из оригинала 17 марта 2009 года . Проверено 21 февраля 2011 г.
- ^ Дубровски, Элан (2008), «Эволюция мутирует за пределами биологии» (PDF) , UBC, заархивировано из оригинала (PDF) 19 марта 2012 г. , получено 6 сентября 2011 г.
- ^ «Голубой берег: развитые виртуальные существа» . Пенвив . Проверено 10 апреля 2011 г.