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人工生命 2.0.1 版发布,给青蛙找个工作:走跷跷板

Frog | 人工生命 (https://gitee.com/drinkjava2/frog)

这是一个人工生命试验项目,最终目标是创建“有自我意识表现”的模拟生命体,技术架构基于02年提出的 一个人工脑模型。 这个项目永远没有结束的时候,开始于模拟一个简单的生命体,然后是青蛙、狗……, 结束于有“自我意识表现”的人工脑,或者说,结束于被机器人代替人类的那一天。

(接上回 给青蛙添个眼睛),以下为本次项目更新内容 (为一系列提交的汇总,按时间顺序):

2019-06-28:
为了让青蛙看到边界,又加了个新的眼睛,它是一个可自进化的nxn点阵的眼睛,将来会取代只有四个象素点(但能看得远)的老眼睛。另外脑图可以动态显示了,用一个红圈标记出被动态跟踪显示的青蛙。

2019-07-28 有以下改动:
1.在Env区中间加了一个陷阱区Trap,以增加趣味性,自然选择的结果是青蛙会自动绕开陷阱区。
2.增加一个Active器官,它的作用是一直保持激活,发现比Hungry器官驱动更能提高找食效率。
3.增加一个Chance器官,它的作用是引入随机扰动,打破青蛙有时候围着一个食物打转就是吃不着的死循环。目前进食奖励信号没用到,白白浪费了。
另外Chance和Eye类里也再次运用了随机试错原理去确定关键参数,效果还不错,有兴趣的可以看一看源码。
resut4
另外发现青蛙其实是有记忆能力的,因为连接本身就是一种记忆,只不过它没有复杂的模式识别能力,例如给个蛇的图片它就认不出来。以后的工作将以模式识别为重点(当然随机连接看起来很有用,以后还可能保留),基本原理是见note中提到的仿照波传播及全息存储原理,在思维区逆向成像。而且脑可能改成三维结构,并根据逆向成像原理,要将所有输入输出器官全移到三维结构的同一侧(即思维区)。这将会是一个非常大的改动,下面我简单画了一个3D示意图来说明我想象中的这个模式识别和记忆的原理,至于对不对还需要实验来验证:
3d-model
这个模型的最顶层表示眼睛的感光细胞(或任意输入输出细胞),同时也是思维区,红色表示一个长条的图形,兰色表示一个三角图形,如果这两个图形经常有规律地同时出现,就会把它们共有的节点撑大,见紫色的节点,当红色图形单独出现,就会强烈激活紫色节点,然后紫色节点的信号反向传播,就会激活三角图形,反之亦然。这就同时解释了模式识别和记忆(或者说回忆)功能的的原理。一个节点可以被多个感光细胞共享,所以它的存储能力是很强的。而且可能这个原理比较符合生物脑结构。当然,实际编程时,虚拟神经元不一定要排成正立方三角,而可能通过胡乱排放,大致上过得去就行了,也许能乱拳打死老师傅,最终要靠电脑自动随机的排放,然后用优胜劣汰来筛选。目前有个难点是这个记忆功能在思维区成像是如何有条不紊地大体上按串行进行工作的,这个问题先放一放。
2019-08-04 更新了一个分组测试功能,如果测试青蛙数量太多,可以分批来测试,每轮测试最少的青蛙数量可以少到只有一个,这是用时间来换空间。
2019-08-05 有了分组测试功能后,顺手加上了一个青蛙走跷跷板自动平衡的演示,它每次只出场一个青蛙, 每轮包括100场测试,大约跑90多轮半个小时(电脑慢)后,出现了下面的画面:
result5
抱歉此处省略N个字

如果想要运行这个项目的以前版本,可以结合gitk命令和参考”版本提交记录.md”的介绍,用git reset命令回复到以前任一个版本,例如用:
git reset –hard ae34b07e 可以转回到上一个分组测试的找食版本。

重要参数 | Parameters

在Env.java类中以下有以下可调整参数,请手工修改这些参数进行不同的测试,前5个参数很重要:

SHOW_SPEED: 调整实验的速度(1~1000),值越小则越慢。
DELETE_EGGS: 每次运行是否先删除保存的蛋,如果设为false,将不删除保存的蛋,会接着上次的测试结果续继运行。 
EGG_QTY: 每次允许Frog下多少个蛋,通常下蛋取值在10~1000之间。蛋保存着我们测试的结果。实验的最终目标就是获得一批蛋。
FROG_PER_EGG: 每个蛋可以孵出多少个青蛙。  
SCREEN: 分屏测试,一轮测试可以分为多个批次进行,这里是屏数。每轮总的青蛙数量=EGG_QTY * FROG_PER_EGG, 每屏青蛙数=总数/SCREEN  
ENV_WIDTH: 虚拟环境的宽度大小,通常取值100~1000左右
ENV_HEIGHT: 虚拟环境高度大小,通常取值100~1000左右
FROG_BRAIN_DISP_WIDTH: Frog的脑图在屏幕上的显示大小,通常取值100~1000左右
STEPS_PER_ROUND: 每轮测试步数, 每一步相当于脑思考的一桢,所有青蛙的脑神经元被遍历一次。
FOOD_QTY:食物的数量,食物越多,则Frog的生存率就越高,能量排名靠前的一批Frog可以下蛋,其余的被淘汰。

另外说明一下,本项目是一个外行根据自已的理解进行的神经网络探索试验项目,学术性和严谨性不够,本人观点和项目设计思路仅供参考。

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