This research project investigates Lenia, an artificial life platform that simulates ecosystems of digital creatures. Lenia's ecosystem consists of simple, artificial organisms that can move, consume, grow, and reproduce. The platform is important as a tool for studying artificial life and evolution, as it provides a scalable and flexible environment for creating a diverse range of organisms with varying abilities and behaviors. Measuring complexity in Lenia is a key aspect of the study, which identifies the metrics for measuring long-term complex emerging behavior of rules, with the aim of evolving better Lenia behaviors which are yet not discovered. The Genetic Algorithm uses neighborhoods or kernels as genotype while keeping the rest of the parameters of Lenia as fixed, for example growth function, to produce different behaviors respective to the population and then measures fitness value to decide the complexity of the resulting behavior. First, we use Variation over Time as a fitness function where higher variance between the frames are rewarded. Second, we use Auto-encoder based fitness where variation of the list of reconstruction loss for the frames is rewarded. Third, we perform combined fitness where higher variation of the pixel density of reconstructed frames is rewarded. All three experiments are tweaked with pixel alive threshold and frames used. Finally, after performing nine experiments of each fitness for 500 generations, we pick configurations from all experiments such that there is a scope of further evolution, and run it for 2500 generations. Results show that the kernel's center of mass increases with a specific set of pixels and together with borders the kernel try to achieve a Gaussian distribution.


翻译:本研究项目探讨了莱尼亚(Lenia),一个模拟数字生物生态系统的人工生命平台。莱尼亚的生态系统由简单的人工生物组成,这些生物能够移动、消耗、生长和繁殖。该平台作为研究人工生命与进化的重要工具,提供了一个可扩展且灵活的环境,用于创建具有不同能力和行为的多样化生物。衡量莱尼亚中的复杂性是本研究的关键方面,研究确定了用于衡量规则长期复杂涌现行为的指标,旨在进化出尚未发现的更优莱尼亚行为。遗传算法将邻域或卷积核作为基因型,同时固定莱尼亚的其他参数(例如生长函数),以产生与种群相对应的不同行为,并通过测量适应度值来评估所得行为的复杂性。首先,我们使用随时间变化度作为适应度函数,奖励帧之间差异较大的行为。其次,我们采用基于自编码器的适应度函数,奖励帧重建损失列表差异较大的行为。第三,我们执行组合适应度函数,奖励重建帧像素密度差异较大的行为。所有三个实验均调整了像素存活阈值和使用的帧数。最后,在对每种适应度函数进行9次实验(每次500代)后,我们从所有实验中选择具有进一步进化潜力的配置,并将其运行至2500代。结果表明,卷积核的质心随着特定像素集合的增加而上升,并且卷积核连同其边界试图达到高斯分布。

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人工生命(Artificial Life)于1993年秋已成为统一的研究人工系统的科学信息交流论坛,具有自然生命系统的行为特征,通过合成或模拟使用计算机(软件),机器人(硬件)和物理化学(人脑)的意义。每一期都有关于人工生命的前沿研究,这些研究将提高我们对生命系统各个方面的认识,如:人工化学和生命的起源、系统与合成生物学、感知,认知和行为、群体的集体行为、进化与生态动力学、开放性和创造性、社会组织与文化演变、对社会及科技的影响、应用于生物学、医学、商业、教育或娱乐。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/alife/
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