Il giardino nella macchina: la vita artificiale Mauro Annunziato

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1 Il giardino nella macchina: la vita artificiale 2003 Mauro Annunziato

2 La fondazione della vita artificiale Chris Langton ( 89) Artificial Life (Alife) : programmi che autonomamente si evolvono all interno di un computer e che sono in grado di riprodurre alcune caratteristiche degli esseri viventi. Not life as asit itis is but life as as it it could be Santa Fè Institute New Mexico

3 Artificial Life (Alife) Proprietà dei singoli agenti Riproduzione Comportamento Interazione Competizione cooperazione Comunicazione Apprendimento Linguaggio Proprietà globali Auto-organizzazione dell ecosistema Evoluzione di comportamenti sociali Reti di coevoluzione di specie Sviluppo della struttura sociale e culturale Ottimizzazione ed apprendimento collettivo

4 Gli agenti autonomi rumore random Modelli comportamentali metabolici e riproduttivi Genotipo (dati genetici) Fenotipo Craig Reynolds - boids (swarms) ambiente Agenti e food network

5 Le Società Artificiali Epstein 96 Sugarscape simulazione di ampie società artificiali per spiegare fenomeni macro-economici sulla base della composizione della interazione locale e caotica di regole microeconomiche di una ampia popolazione di individui M. Annunziato società artificiali per il controllo di processi energetici

6 Coevoluzione e struttura sociale Un esperimento di coevoluzione (M. Annunziato) 4-10 specie di partenza Riproduzione aploide Un individuo di una specie può predare solo un individuo dell altra specie se ha energia maggiore Risultato: si sviluppano due specie in equilibrio dinamico ogni specie sviluppa al proprio interno una struttura sociale a due classi Ampia classe Sub-dominante Densità di probabilità Piccola elite di predatori Energia

7 Comportamento adattivo Comportamento adattivo sensori Ogni individuo possiede una rete neurale che determina il suo comportamento Mutazione comportamentale (sui pesi della rete): mutare la modalità reattiva ai dati provenienti dai sensori Vengono selezionati dall esterno i comportamenti che producono il miglior risultato (es: nuotare, camminare, saltare, food tracking ) Controllore (movimento, cibo, aggressione, fuga, sesso) go fish! Demetri Terzopoulous

8 Evoluzione genetica e comportamentale Karl Sims ( 94) Evoluzione genetica Modifica del corpo Apprendimento Modifica del comportamento Selezione del migliore Accoppiamento Struttura-comportamento

9 Il comportamento emergente Intelligenza, linguaggio conquiste dell evoluzione sociale Apprendimento sociale: impressionante miglioramento dell adattamento Apprendimento sociale Comportamento Emergente Simulazioni Simulazioni alife alifedi di popolazioni popolazioni di di individui individui che che sviluppano sviluppano comportamento comportamento adattivo adattivo in in un un contesto contesto sociale sociale Pressione Pressione evolutiva evolutiva dell ambiente dell ambiente (energia, (energia, cibo, cibo, competizione) competizione) selezione selezione emergente emergente degli degli individui individui che che sviluppano sviluppano una una strategia strategia comportamentale comportamentale funzionale funzionale alla alla sopravvivenza sopravvivenza nell ambiente nell ambiente in in cui cui sono sono immersi immersi

10 Swarm Intelligence: l esperimento del food-tracking Nell ambiente viene distribuito in modo casuale del cibo a frequenza costante. Se un individuo entra in contatto con il cibo, lo mangia ed aumenta la sua energia. Pressione Evolutiva: consumo di energia ad ogni ciclo; ad energia zero, l individuo muore. L individuo è dotato di sensori che danno l informazione sulla presenza di cibo nei dintorni. Tali informazioni alimentano la rete neurale che controlla il movimento. Ma la rete non è predisposta per utilizzare tali informazioni per dirigersi verso il cibo. Nella riproduzione il figlio eredita il modello reattivo ma con una mutazione sulla rete neurale

11 Swarm Intelligence: Behavior Partial Emulation Il modello Behaviour Partial Emulation (M. Annunziato, 01) se se tu tu sei sei più più adatto adatto di di me me è conveniente conveniente per per me me emulare emulare parzialmente parzialmente il il tuo tuo comportamento comportamento All inizio della evoluzione Dopo circa 20 min.

12 La convergenza della complessità Cibernetica Reti Neurali Auto-organizzazione Intelligenza Artificiale Automi Cellulari Agenti Intelligenti Teoria del caos Vita Artificiale Frattali Evoluzione ed auto-organizzazione Simulazioni di Società Artificiali ed Ecosistemi Virtuali Darwin Algoritmi genetici Nuove teorie della evoluzione Realtà Virtuale Computer Graphics Interazione Uomo- Macchina

13 Dalla Realtà Virtuale ai Virtual Worlds Accezione storica della della Realtà Realtà Virtuale -> -> ambienti navigabili che che incorporano il il visitatore Mondo Virtuale : ambienti artificiali potenzialmente popolati da da creature digitali, digitali, eventualmente capaci capaci di di apprendere, riprodursi ed ed evolversi, con con cui cui l uomo l uomo può può interagire Mondi Mondi Virtuali: Virtuali: frontiera di di ricerca ricerca dove dove si si studiano ecosistemi ibridi ibridi reale-virtuale Interfacce del del futuro futuro Sostituiranno il il paradigma della della relazione uomo-macchina