The generation of sustained, open-ended complexity from local interactions remains a fundamental challenge in artificial life. Differentiable multi-agent systems, such as Petri Dish Neural Cellular Automata (PD-NCA), exhibit rich self-organization driven purely by spatial competition; however, they are highly sensitive to hyperparameters and frequently collapse into uninteresting patterns and dynamics, such as frozen equilibria or structureless noise. In this paper, we introduce PBT-NCA, a meta-evolutionary algorithm that evolves a population of PD-NCAs subject to a composite objective that rewards both historical behavioral novelty and contemporary visual diversity. Driven by this continuous evolutionary pressure, PBT-NCA spontaneously generates a plethora of emergent lifelike phenomena over extended horizons-a hallmark of true open-endedness. Strikingly, the substrate autonomously discovers diverse morphological survival and self-organization strategies. We observe highly regular, coordinated periodic waves; spore-like scattering where homogeneous groups eject cell-like clusters to colonize distant territories; and fluid, shape-shifting macro-structures that migrate across the substrate, maintaining stable outer boundaries that enclose highly active interiors. By actively penalizing monocultures and dead states, PBT-NCA sustains a state of effective complexity that is neither globally ordered nor globally random, operating persistently at the "edge of chaos".


翻译:从局部相互作用中生成持续、开放的复杂性,仍是人工生命领域的基本挑战。可微分多智能体系统(如佩特里皿神经细胞自动机PD-NCA)通过纯粹的空间竞争展现出丰富的自组织行为;然而,这类系统对超参数高度敏感,常坍缩为无趣的模式与动态,例如冻结平衡态或无序噪声。本文提出PBT-NCA——一种元进化算法,通过训练PD-NCA种群并施加复合目标——既奖励历史行为新颖性,又奖励当前视觉多样性——推动系统演化。在持续进化压力驱动下,PBT-NCA能自发产生大量涌现性类生命现象(其持续时间远超常规尺度),这正是真正开放式发现的标志性特征。引人注目的是,该基底自主发现了多样的形态生存与自组织策略:我们观察到高度规则的周期性协调波;孢子状散射——同质群体喷射类细胞集群以拓殖远域;以及跨越基底迁移的流变宏观结构——其稳定外边界包裹着高度活跃的内核。通过主动惩罚单文化与死亡状态,PBT-NCA维持了一种有效复杂态:既非全局有序亦非全局随机,持久运行于“混沌边缘”。

0
下载
关闭预览

相关内容

《多智能体学习中的神经多样性研究》最新200页
专知会员服务
27+阅读 · 2025年9月12日
浅谈群体智能——新一代AI的重要方向
中国科学院自动化研究所
44+阅读 · 2019年10月16日
DeepMind:用PopArt进行多任务深度强化学习
论智
30+阅读 · 2018年9月14日
【AAAI专题】论文分享:以生物可塑性为核心的类脑脉冲神经网络
中国科学院自动化研究所
15+阅读 · 2018年1月23日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
23+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
10+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
18+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
17+阅读 · 2008年12月31日
VIP会员
相关主题
最新内容
BES:让语言模型通过双向进化搜索自我改进
专知会员服务
3+阅读 · 5月30日
以色列-美国-伊朗战争中的无人机:关键要点
专知会员服务
4+阅读 · 5月30日
《Palantir任务保障性软件安全标准(MA-S2)》
专知会员服务
10+阅读 · 5月30日
基于声学的无人机检测技术综述
专知会员服务
8+阅读 · 5月30日
《当代混合战争分析框架:俄乌战争经验教训》
战略前沿人工智能的再思考(中文)
专知会员服务
8+阅读 · 5月29日
《量化地基防空系统间接效应的博弈论方法》
专知会员服务
6+阅读 · 5月29日
相关VIP内容
《多智能体学习中的神经多样性研究》最新200页
专知会员服务
27+阅读 · 2025年9月12日
相关资讯
浅谈群体智能——新一代AI的重要方向
中国科学院自动化研究所
44+阅读 · 2019年10月16日
DeepMind:用PopArt进行多任务深度强化学习
论智
30+阅读 · 2018年9月14日
【AAAI专题】论文分享:以生物可塑性为核心的类脑脉冲神经网络
中国科学院自动化研究所
15+阅读 · 2018年1月23日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
23+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
10+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
18+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
17+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员