Biomimetikus neuronális hálózatok evolúciója (RET Tudományos Nap 2007) Szathmáry Eörs programvezető
Jan 25, 2016
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