WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 |
ТОРА-Центр. Статьи экспертов и сотрудников фирмы ТОРА-Центр. Стр. 1 из 4 ТРОПОЮ СОЗДАТЕЛЯ Первые шаги" искусственной жизни" Андрей Масалович Эта волна захлестнула научный мир настолько внезапно, что застала врасплох и потенциальных сторонников, и успело закрепиться необычное название - "artificial life" ("искусственная жизнь", вот так - ни больше, ни мень состоялся крупный международный конгресс ECAL, целиком посвященный проблемам новой науки, а исследо пришествии четвертой волны искусственного интеллекта. Что же это за таинственная наука, знакомство с которо первого взгляда либо мгновенное недоверчивое отторжение, но всегда - изумление на грани обывательской о там, за углом, уже вовсю гуляют, а мы тут скучаем с пустым стаканом !" Artificial life - новое слово на букву А Судьба новых научных направлений - при всей их революционности, необычности и парадоксальности - обы канонам классической мелодрамы, повторяя вечную сказку о Золушке. Напомним : к бедной Золушке, пе чечевицы (символ черновой научной работы поколения безымянных подвижников) является Добрая Фея (кр правило, военный или финансист) и отправляет ее в сказочном наряде на бал в сияющий дворец (дает серьезн финансирование). Но - увы, часы бьют полночь, золотая карета привычно превращается в тыкву, а бедна отправляется на задворки науки, к безмерной радости завистливых сытых сестер. Обычно требуется мно удостовериться, что хрустальный башмачок новых прикладных задач впору лишь одной таинственной беглян Золушка с триумфом возвращается во дворец - теперь уже на правах королевы.

Этот нехитрый сюжетный ход прослеживается в развитии практически всех новых наук - и теории нейронны логики, и генетических алгоритмов, и системной динамики, и других. Всех, кроме одной. В случае с artificia окрестили новую науку фамильярные американские журналисты), не понадобилось ни доброй феи, ни настойчив сказочных кутюрье. Золушка попала на бал прямо с кухни - в залатанном фартуке и с половником в руках. О полночь, а поток лестных и заманчивых предложений от самых знатных поклонников не иссякает...

Итак, что такое artificial life Самое общее определение дает журнал MIDRANGE Systems, трактуя A-life моделирование живых объектов" [MIDRANGE Systems, 1995, v.8, N 13, p.29]. Однако на практике к A-lif компьютерные модели, обладающие рядом конкретных особенностей. Во-первых, центральная модель системы детской игры, самоходный робот или интеллектуальный агент Internet - обладает способностью адаптироваться мира, пополняя знания о нем путем взаимодействия с другими объектами и средой. Во-вторых, компоненты си процессе эволюции, способны передавать свои характерные черты по наследству. Соответственно, при порождения новых поколений - путем деления, скрещивания либо дублирования существующих объектов. В-т мир достаточно жесток и сводит к минимуму шансы на выживание и появление потомства у слабых и плохо присп И, наконец, присутствует механизм порождения новых форм (аналог мутаций в реальном мире), обычно с случайности.

Иными словами, чтобы решить реальную задачу методами artificial life (например, создать истребитель идеа разработать оптимальную стратегию биржевой игры и т.д.), надо построить динамическую модель среды, в существовать проектируемому объекту, населить ее множеством разновидностей этого объекта и дать им поколений. Слабые особи будут отмирать, сильные - скрещиваться, закрепляя в новых поколениях свои л несколько десятков (иногда - сотен и даже тысяч) циклов такая селекция породит "цивилизацию" практически идеально приспособленных к заданной вами модели мира. Не факт, что результат будет соответствовать ваши прекрасном (и вообще близок к ожидаемому). Но можно с уверенностью сказать, что "жизненная сила" проше отбор решения будет достаточной, чтобы успешно противостоять любым действиям конкурентов.

Чем обусловлено рождение новой науки Почему нельзя решать те же задачи классическими методами оптимизации и системного анализа Дело в том, что любой проектировщик сложных систем сталкивается комплексом проблем, плохо поддающихся решению традиционными методами. Неполнота знаний о внешне погрешность датчиков, непредсказуемость реальных ситуаций - все это заставляет разработчиков мечт интеллектуальных системах, способных подстраиваться к изменению "правил игры" и самостоятельно ориенти условиях.

Во-вторых, "проклятие размерности" становится реальным сдерживающим фактором при решении многих (ес серьезных задач. Проектировщик не в состоянии учесть и свести в общую систему уравнений всю совокупност особенно при наличии множества активных противников. Самостоятельная адаптация системы в проц моделирования "условий, приближенных к боевым" - едва ли не единственный способ решения задач в таких слу Есть и еще одна причина - философская. Вы никогда не замечали, что все попытки целенаправленного о предпринимаемые человеком, обрекают объект селекции на вырождение Примеров - тысячи. Вспомните судьб средневековья, сравните элитные породы собак с жизнерадостными дворнягами, наконец, попробуйте посадить л теплицы ! Складывается впечатление, что человек пока лишен способности прогнозировать долгосрочные после и вызванных с амыми благими намерениями - поступков. Так давайте усмирим гордыню и вернем функции природе. Пусть живучесть решений поверяется самой жизнью.

- А где тут вообще наука - спросит придирчивый выпускник мехмата. Правильно. Строго говоря, artificial life - эт http://ebook/library/ns/a-life.htm 17.06.ТОРА-Центр. Статьи экспертов и сотрудников фирмы ТОРА-Центр. Стр. 2 из обобщающий метод построения динамических моделей, базирующийся на совокупности других наук - генет теории хаоса, системной динамики и др. Каждая из них достойна отдельного разговора, а пока давайте кратко по из главных "китов", на которые опирается artificial life. Это - математический аппарат т.н. эволюционных вычислен под названием "генетические алгоритмы".

Генетические алгоритмы С математической точки зрения генетические алгоритмы (genetic algorithms - GA) - это разновидность ме объединяющая черты вероятностных и детерминированных оптимизационных алгоритмов. Поиск оптимального GA начинается с представления параметров решения в виде вектора (целочисленного или битового) - "гене "хромосомы". Далее определяется набор операций, позволяющих получать новые решения из совокупно Продолжая аналогию с генетическими механизмами реального мира, "дочернее" решение может порождатьс "родителями", наследуя черты обоих вследствие операций скрещивания. Однако (и это пожалуй, самое важно копируют свойства предшественников неточно.

Присутствует специальный механизм мутации, привносящий случайные искажения. Наконец, модель внешнего м генетических алгоритмов, обычно - увы - отсутствует, что отличает GA от Artificial life в целом. Реакция внешне заранее заданной целевой функцией, позволяющей сравнивать качество полученных решений.

Далее - все просто. На основе одного-двух начальных решений порождается первое поколение решений. Для к значение функции качества, после чего определенный процент наихудших решений уничтожается, а наилучших появляется следующее поколение. Мутации периодически расширяют базу для селекции, не позволяя процессу несколько поколений значение функции качества перестает улучшаться. Это означает, что выведено семейство р образом удовлетворяющих заданным критериям. Остается только "расшифровать" генетический код итоговых р их в привычный для разработчика вид.

Так работает большинство сегодняшних программ, реализующих генетические алгоритмы. Так (или примерно та идея GA, изложенная в классической книге основоположника генетических алгоритмов Джона Холланда [Holla Natural and Artificial Systems. /The University of Michigan, 1975]. Однако понадобилось двадцать лет, соответствующим образом исследована и воплощена в коммерческие изделия массового рынк трудноформализуемости базовых концепций GA.

Честно говоря, и автор этой статьи первоначально относился к генетическим алгоритмам с некоторым не скудость фундаментальных результатов (за исключением двух теорем), а также заведомое отсутствие гарант любого класса задач и любой разновидности GA можно было построить пример, когда GA уступает по с классическим алгоритмам либо вообще работает бесконечно долго. В полной мере оценить мощность и к алгоритмов удалось лишь благодаря одному случайно увиденному впечатляющему примеру.

Представьте себе бесконечный теплый океан, населенный студнеобразными комками биомассы. Каждый комо органов чувств, однако наделен зачатками двигательных функций (скажем, вследствие периодических рефлект Единственное, что он умеет - достигнув некоторого возраста, поделиться надвое, передав потомству свою ф искажениями, вызванными мутациями), а вместе с ней и собственные способности к передвижению. К единственный обитатель океана. Подлинными его хозяевами являются акулы, быстрые, хищные и высокооргани которые едят все, что плавает медленнее их.

Поначалу кажется, что у несчастной биомассы нет никаких шансов на выживание, поскольку все, что она мож хищникам - это скорость размножения. Но давайте запустим генетический алгоритм. Вот прошло сто покол населен разнообразными видами "червей", некоторые из которых достаточно успешно соревнуются с а передвижения. А часы эволюции работают... Прошло еще несколько сотен поколений. Где же наши бесформенн океану снуют красивые торпедообразные рыбы (некоторые даже снабжены разновидностью плавников). Тепер переживают акулы - им в пищу достаются лишь редкие медлительные особи - следствие неудачных мутаци заведомо лишили бедный "кисель" шансов на появление зрения, сознания и каких бы то ни было средс единственное оружие - право на эволюцию. И тем самым не только спасли его от вымирания, но и породил совершенных форм.

Некоторые более практичные приложения GA будут приведены ниже. Те же, кого заинтересовал именно данный описание ряда подобных экспериментов, например в статье [Plain S.W. Simulated wetware / Computer Shopper, A-life в бизнесе : полет нормальный Если вернуться к истории с Золушкой, то в случае с A-life изумляет полное отсутствие злой мачехи. У новой на явных противников. Более того, многие представители большого бизнеса (в том числе такие гиганты, как Ford давно используют элементы A-life в ситуационном моделировании и деловых играх для руководителей. Автор принимать участие в одной такой игре, организованной Лос-Анжелесским университетом. Здесь место приведенного выше примера занял безбрежный рынок США, населенный сонмом акул-конкурентов, а место не фирмы, отданные в управление каждому из участников. За один такт игры надо было оценить позиции своей ф рынках нескольких городов, закрыть убыточные филиалы, реорганизовать неэффективные и расширить прибыл http://ebook/library/ns/a-life.htm 17.06.ТОРА-Центр. Статьи экспертов и сотрудников фирмы ТОРА-Центр. Стр. 3 из общей сложности около пятидесяти управленческих решений. Через полчаса центральный компьютер подводи (равного кварталу работы фирмы) и переходил к следующему "поколению". Вот только все функции оптимизации приходилось делать вручную (поскольку основная идея GA - обеспечить выживание популяции, а в реальном волнует судьба конкретной особи). Интересно, что к концу вторых суток игры практически все российские участн не только закрепились на рынках всех игровых регионов, но и начали постепенно теснить "хозяев поля". Эв аморфную биомассу в акул.

Промышленники применяют методы A-life в первую очередь при создании разнообразных роботов автоматизированных производств. Одно из определений A-life даже трактует ее как теорию управления со решающих навигационные задачи путем адаптации к внешним условиям.

Разработчики БИС всерьез увлечены разработкой нового поколения микросхем, реализующих базовые алгоритм Пионером здесь выступает легендарный профессор Mead (пятнадцать лет назад создавший первый "кремни полностью автоматическую САПР заказных БИС). Он разработал модель асинхронного нейроподобного кри собирается для начала реализовать модели глаза и уха, и уже получил первый патент на однотранзисторную м конференции ECAL был продемонстрирована первая программируемая микросхема (ПЛМ), способная к самосо схему "зашит" генетический алгоритм, оптимизирующий программный код обработки внешних воздействий.

Бизнесменам хорошо знакома фирма Flavors Technology, которая решает большое количество трудноформализу управленческих задач, используя методы A-life и теории хаоса, реализованные на специализированной многопр Менее известно, что фирма Thinking Machines, знаменитый разработчик суперкомпьютеров, также имеет собств наработки по воплощению A-life для решения ряда оборонных задач.

Особняком стоит такая экзотическая область, как компьютерная вирусология. Исследователи, использующие ме к этой проблеме, трактуя компьютерные вирусы как специфическую разновидность искусственной жизни, спо размножению, инфицированию среды обитания и самосовершенствованию. При такой трактовке становится идея об универсальном антивирусе, который будет обнаруживать не конкретные виды вирусов (как большин программ) а проявления новых форм компьютерной жизни - изменение дисциплины обработки прерываний, не известных программ, незнакомый "почерк" общения программ с файловой системой и т.п. Фирма IBM уже ан коммерческий антивирус, построенный на подобных принципах.

Что же касается таких областей, как моделирование катастроф, чрезвычайных ситуаций и военных конфликто ситуационных центров, фактически использующих элементы A-life, насчитывает уже несколько десятилети примеры таких приложений можно найти на СD "NASA Technology", с которого недавно был снят гриф секретно сразу после этого диск (до сих пор не разрешенный к вывозу из США) появился на рынке Москвы.

И в том строю есть промежуток малый...

Сколь угодно красивая и интересная теория овладевает массами лишь тогда, когда на рынок выходят инструментальные средства, делающие эксперименты с новыми концепциями общедоступными. К счасть инструмент уже существует, более того, он присутствует на рынке Москвы.

Основным компонентом систем A-life являются пакеты, реализующие генетические алгоритмы. Наиболее распр пакета : пакет Evolver (первый из массовых пакетов GA, узнаваемый по характерной картинке с человекообраз обложке), а также более поздний и мощный пакет GeneHunter фирмы Ward Systems Group. Последний особенно п входит в состав нейросетевого пакета Ward, активно применяемого российскими банкирами для портфельно дилинга.

Pages:     || 2 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.