Аниматы: искусственные животные и моделирование познания.

Введение

Animat – это искусственные животные, являющиеся сокращением от слов "animal" (животное) и "materials" (материалы). Этот термин охватывает как физических роботов, так и виртуальные симуляции. Модель анимата обладает характеристиками простого животного, способного взаимодействовать с окружающей средой. Следовательно, она разработана для моделирования способности ассоциировать определенные сигналы из среды в процессе обучения, что указывает на возможность формирования когнитивной структуры. Исследования аниматов, являющиеся частью исследований в области искусственной жизни, приобрели значительную популярность после основополагающей работы Родни Брукса "Интеллект без представления".

Разработка

Animats происходит от третьего лица настоящего времени изъявительного наклонения латинского глагола animō, что означает «оживлять, давать или приносить жизнь». Термин был введен С. Уилсоном в 1985 году в статье «Рост знаний у искусственного животного», опубликованной в материалах первой Международной конференции по генетическим алгоритмам и их применению. Концепция Уилсона основывалась на работах В. Г. Уолтера, в частности, на его изобретении трехколесного датчика nuilt 2 и двигателя для переднеприводных транспортных средств. В книге Machina speculatrix Уолтер представил то, что можно описать как прото-animat, который выбирал действия, основываясь на потребностях и сенсорной информации. В этой основополагающей работе уже было введено несколько правил, например, связь между скоростью двух двигателей и уровнем освещенности. Теории Норберта Винера, изложенные в его работе «Кибернетика» 1948 года, также, как считается, вдохновили на моделирование животных, в особенности мозга и поведения лягушек (Rana computatrix), крыс и обезьян. На ранних этапах разработки animats создавались как простые существа и моделировали поведение, связанное с генетическим размножением и естественным отбором. Однако animat Уилсона не только взаимодействовал с окружающей средой, но и учился на своем «опыте».

Теории и применения

Пример использования модели Animat, предложенной Уилсоном, подробно обсуждается в 9-й главе книги Стэна Франклина «Искусственные умы». В этой реализации анимат способен к самостоятельному обучению об окружающей среде посредством применения и эволюции правил сопоставления с образцом, называемых «таксонами». В 2001 году Томас ДеМарс провёл исследования «нейроуправляемых аниматов». Другим недавним достижением стала успешная демонстрация Холландом и Рейтманом адаптивного анимата, демонстрирующего оптимизированную скорость удовлетворения двух различных потребностей. Алан Голдштейн предположил, что, поскольку нанобиотехнология находится в процессе создания реальных биологических материалов, спекулятивное использование этого термина следует не поощрять, а его применение должно стать исключительно феноменологическим. Основываясь на тесте Animat (содержащемся в источнике «Я, Нанобот»), любой небиологический материал или сущность, демонстрирующая минимальный набор поведенческих признаков, определяющих форму жизни, de facto является Animat. Основной тезис Голдштейна заключается в том, что в эпоху нанобиотехнологий необходимо следовать за химией и молекулярной инженерией, а не ожидать появления заранее заданного минимального уровня «интеллекта», например, искусственной нейронной сети, способной к адаптивным явлениям. Голдштейн предупреждает о серьёзном разрыве между областями нанобиотехнологий и A Life, обусловленном глубокими различиями в научной подготовке, экспериментальных системах и различных наборах терминологии (жаргона), разработанных в этих двух областях. Нанобиотехнологи (фактически молекулярные инженеры, работающие как с биологическими, так и с небиологическими молекулами) обычно не интересуются сложными системами как таковыми, даже когда они создают молекулярные соединения между такими системами, например, нейроэлектронные соединения. Исследователи A Life в основном придерживаются системного подхода. Огромная преобразующая сила новой молекулярной инженерии потенциально способна создать аниматов – истинные небиологические формы жизни, относительно простое поведение которых не будет соответствовать большинству стандартных парадигм A Life. В результате, как утверждает Голдштейн, первые аниматы могут появиться и остаться совершенно незамеченными ни одним из научных сообществ. Каждые два года Общество адаптивного поведения проводит встречи и публикует материалы по этой теме. У этой группы также есть журнал «Адаптивное поведение».

An example using the Animat model as proposed by Wilson is discussed at some length in chapter 9 of Stan Franklin's book, Artificial Minds. In this implementation, the animat is capable of independent learning about its environment through application and evolution of pattern matching rules called "taxons". In 2001, Thomas DeMarse performed studies on 'neurally controlled animat'. Another recent development was the successful demonstration by Holland and Reitman of a rule adaptive animat that has an optimized rate of satisfaction of two distinct needs. Alan H Goldstein has proposed that, because nanobiotechnology is in the process of creating real animal materials, speculative use of this term should be discouraged and its application become purely phenomenological. Based on the Animat Test (contained in the reference "I, Nanobot.") any nonbiological material or entity that exhibits the minimum set of behaviors that define a life form is, de facto, an Animat. Goldstein's basic premise is that in the age of nanobiotechnology it is necessary to follow the chemistry and molecular engineering rather than watching for the emergence of some pre conceived minimum level of 'intelligence' such as an artificial neural network capable of adaptive phenomena. Goldstein has cautioned that there is a serious disconnect between the fields of nanobiotechnology and A life based on profound differences in scientific training, experimental systems, and the different sets of terminology (jargon) these two fields have produced. Nanobiotechnologists (really molecular engineers who work with both biological and nonbiological molecules) are generally not concerned with complex systems per se; even when they are building molecular interconnects between such systems, e. g. neuroelectronic splices. A Life researchers mainly take a systems level approach. The enormous transformative power of novel molecular engineering has the potential to create Animats, true nonbiological life forms, whose relatively simple behavior would not fit into most standard A Life paradigms. As a result, Goldstein argues, the first Animats may come into being completely unrecognized by either scientific community. Every two years, the Society of Adaptive Behaviour meets and produces a proceedings on this topic. This group also have a journal, Adaptive Behavior.