Biomimetikus neuron ális hálózatok evolúciója (RET Tudományos Nap 2007)
description
Transcript of Biomimetikus neuron ális hálózatok evolúciója (RET Tudományos Nap 2007)
Biomimetikus neuronális hálózatok evolúciója
(RET Tudományos Nap 2007)
Szathmáry Eörs programvezető
A csapat• Szatmáry Zoltán (neurobiológia,
programozás)
• Ittzés Péter (biológia, programozás)
• Számadó Szabolcs (evolúcióbiológia)
• Orbán Gergő (neurobiológia)
• Zachár István, Fedor Anna, Varga Máté (doktoranduszok)
• Huszár Ferenc (BME hallgató)
A Delta Elektronik együttműködői• Balogh Sándor (projekt menedzser)
• Daróczi Lőrinc (fejlesztés vezetője)
• Keresztessy Attila (szoftverfejlesztő)
• Csiki Gábor (szoftverfejlesztő)
Tudományos háttér
• A nyelv eredete megoldatlan probléma
• Hogyan hatott a genetikai evolúció az agy fejlődésére, hogy a szimbolikus és szintaktikus kommunikáció létrejöhessen?
• Mi „csak” szimulálni tudunk
• Ámde tudunk valamit a biológiáról (biomimézis)
Célkitűzés
• Olyan szoftver-keretrendszer (ENGA) létrehozása és fejlesztése, amely lehetővé teszi, hogy evolúciós módszerekkel hozzunk létre különféle feladatokra szelektált, neuronális hálózattal rendelkező ágenseket
Evolúciós Neurogenetikai Algoritmus (ENGA)
Elvégzett feladatok
• Felhasználókat segítő kliens-rendszer• Robotikus interfész • Genetikai állomány kézzel való
szerkeszthetősége• Szelekciós sémák hatékonyságának vizsgálata• Demonstráció: ágensek evolváltatása
játékelméleti szituációkban
Kliensprogram
• Cél a felhasználóbarát működés, szimulációk tervezése programozás nélkül
• Projektek és kísérletek nyilvántartása (Eclipse plugin)
• Elemzés• Tárolás a szerveroldalon (Postgres,
JBoss)• Installáló készlet
Kliensprogram
Robotszimulátor integráció
• A megtestülés (embodiment) szerepe a szimbólumok lehorgonyzásában
• Emergens szemantikájú, együttműködő robotok létrehozása (EU projektek)
• Fizikai világ szimulátor (idő tényező): ENKI robotszimulátor (Fédérale Politechnique de Lausanne, Laboratory of Intelligent Systems)
• Sikeres összekapcsolás
Genomok kézi szerkesztése
• Program, amely megadott XMLSchema segítségével lehetővé teszi, hogy ágenseinket egy parancssori felületről szerkesszük, esetleg létrehozzuk
• Lehetséges módosítások felajánlása és függőségek figyelése
Ágensek hatékony szelekciója
• Random, leastfit, kor-limitált halálozási sémák
• Leastfit adja a leghatékonyabb mérnöki megoldásokat
• Biológiai szempontból alááshatja az örökölhetőséget („vének tanácsa”)
Demonstráció: ágensek evolúciója játékelméleti szituációkban
-1/1
Population
Environment
Speaker Listener
Behaviour
Signal
Behaviour
C/E(-1) D(-1) D(1) D(0)
D(-1) 8,8 2,1 2,0
D(1) 1,2 1,1 1,0
D(0) 0,2 0,1 0,0
C/E(1) D(-1) D(1) D(0)
D(-1) 1,1 1,2 1,0
D(1) 2,1 8,8 2,0
D(0) 0,1 0,2 0,0
TA D(-1) D(1) D(0)
D(-1) 1,1 8,8 1,0
D(1) 8,8 1,1 1,0
D(0) 0,1 0,1 0,0
Pay-off mátrixok
Koordinációs játékKoordinációs játék
Munkamegosztásos játék
coordination game
0
500
1000
1500
2000
1 101 201 301 401
time
fitne
ssavg
min
max
Koordinációs játék
task allocation
0
500
1000
1500
2000
1 101 201 301 401
time
fitne
ssavg
min
max
Munkamegosztásos játék
cordination game
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
1 101 201 301 401
time
deci
sion
s
S:[-1] E:[-1] DS:[-1];DL:[-1]
S:[-1] E:[-1] DS:[-1];DL:[1]
S:[0] E:[-1] DS:[-1];DL:[-1]
S:[0] E:[-1] DS:[-1];DL:[0]
S:[0] E:[-1] DS:[-1];DL:[1]
S:[0] E:[1] DS:[1];DL:[-1]
S:[0] E:[1] DS:[1];DL:[0]
S:[0] E:[1] DS:[1];DL:[1]
S:[1] E:[1] DS:[1];DL:[-1]
S:[1] E:[1] DS:[1];DL:[1]
Koordinációs játék
További lépések
• Kliens-program fejlesztése (paraméter állítás vizuális úton, monitoring)
• Különböző memóriatípusok (asszociatív, munka, verem) evolváltatása
• Térben explicit módon definiált kommunikáló populáció vizsgálata
Alkalmazás, felhasználás
• Eszköz a téma iránt érdeklődő kutatóknak
• Tervezett közös generáló platform mesterséges, kommunikáló ágensek közötti „tournament” megrendezéséhez
• Mérnöki kontroll architektúrák tenyésztése
Eddigi eredmények dokumentálása
• Előadások (pl. Szathmáry E., European Conference on Artificial Life 2007, keynote lecture)
• USA szabadalom benyújtása (2006.09.11, 60/843,427 számmal)
• Publikációk: pl. Szathmáry E. et al. in Lyon, Nehaniv, Cangelosi (eds) Emergence of Communication and Language, Springer, London, 2007