像人一样进化:科学家为机器人设计自然选择

2015-03-06 10:00:58来源: 互联网
    据国外媒体报道,达尔文的进化论认为,生命能够通过一个叫“自然选择”的过程发生进化。在进化的过程中,根据其对动物的利害关系,特定的特征会在动物中变得越来越普遍或者越来越稀少。研究人员现在正在机器人中对进化过程进行仿真研究,希望使机器人能够学习如何完成复杂的任务。这项研究所涉及的选择过程和自然选择类似,但选择的尺度比自然选择更大,速度也更快。
 
    芝加哥州立大学的一个研究小组使用遗传学的算法对一大群机器人“大脑”进行数学建模。科学家命令这些“大脑”执行各种任务,比如找出一个迷宫的出口。任务完成得最好的“大脑”会产生出虚拟的“后代”,这个过程会产生出更加出色的“大脑”。
 
    研究人员将他们的遗传学算法运行了数千代,有时甚至数十万代,并把“存活”下来的“大脑”下载到机器人上,然后让这些机器人执行现实世界中的各种任务。其中一项任务包括找出一个迷宫的出口。
 
    上图是英国博物学家查尔斯·达尔文一幅作于1878年的肖像。达尔文的博物学家生涯始于搭乘皇家海军“贝格尔”号对南美海域进行的考察,考察总共耗时六年。他是进化论的创立者并对生物学做出了的杰出贡献,因此被载入史册。
 
    这使得人工大脑能够选择出多数有益的特征并不断进化。领导这项研究的是密西根州立大学的计算生物学家克里斯·阿达米博士,研究使用遗传学的算法对一大群执行某项任务的机器“大脑”进行数学建模。
 
    举个例子,这个任务可以是找出一个迷宫的出口。建模实验的结果显示,任务完成最出色的机器“大脑”会产生出数量最多的虚拟“后代”,这一结果意味着最聪明的机器人能够进行“繁殖”。
 
    研究人员让这种对机器“大脑”进行选择的遗传学算法运行了数千代,有时甚至数十万代,并把“存活”下来的“大脑”下载到机器人上,然后让这些机器人执行现实世界中的各种任务。
 
    在这些机器人执行的各种任务中,有一项最为复杂。这项任务要求多个机器人搞清楚并记住它们走出一个房间的先后顺序。随后科学家命令这些机器人按照上述顺序,或者是与此相反的顺序,重新进入这个房间。
 
    “这项任务之所以复杂,是因为这些机器人必须要能够识别彼此的身份”,阿达米博士介绍说。
 
    在运行了这个进行选择的遗传学算法之后,这些机器人似乎解决了这个难题,它们学会了利用某些动作来告诉其它机器人自己的身份。阿达米博士相信通过让机器人“大脑”在复杂的世界中进行进化,迫使它们进行互动,是产生出有自我意识的人工智能的最好方法。
 
    “当机器人需要建模了解其它机器人的‘大脑’时,它们就开始思考‘思考’这个问题了”,阿达米博士说。
 
    “我们相信这就是意识的肇始。”阿达米博士认为会思考的机器人非常有用,并且认为人类没有理由害怕机器的崛起。
 
    “当我们的机器人‘出生’的时候,它们的‘大脑’拥有学习的能力,但那时的‘大脑’中只存储了本能”,他介绍道,“需要花费十年或是二十年自己进行探索以及训练,这些机器人才能够达到人的智能水平。这和我们人的情况是一样的。”
 
    他又说道:“此前设计像人一样的人工智能的尝试都失败了,因为我们不知道我们自己的大脑是如何运行的。”
 
    “但我们知道进化是如何进行的,并且能够加速电脑的进化。”
 
科学家利用油滴模拟进化过程
 
    2014年12月,科学家第一次在实验室使用油滴成功模拟了进化过程。这项研究的科学家宣称他们的研究证明了,即使是由化学物质组成的非生物系统,人类也能让其进行进化。这项发现标志着向创造人工生命又跨出了重要的一步。这一研究成果也许还能帮助科学家解释在超过36亿年前的地球上,第一批生物细胞是如何诞生的。
 
    长久以来的观点认为只有生物体才能进行进化,但最近致力于创造人工生命的研究已经开始对这种观点提出了质疑。
 
    这项油滴进化研究的领导者是李·克罗宁,格拉斯哥大学的皇家化学教授。他的研究团队让一个机器人把四种化学物质混合,形成微小的油滴。机器人随后把每个油滴都滴到一个装有水的培养皿里,利用摄像机记录并分析落入培养皿中一分钟内油滴的三种“健康度”。
 
    机器人接下来会选出“健康度”最高的油滴,对其化学物质的组成比例做极小的修改,然后重复上述实验。在经过21代实验之后,油滴在水相中变得比此前更加的稳定。
 
    按照克罗宁教授的说法,他们的研究成果成功的模拟出了自然选择,这一达尔文用于解释进化的过程。

关键字:机器人  自然选择

编辑:chenyy 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/gykz/2015/0306/article_10149.html
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