人工生命研究的起源和發展

2020-11-23 同花順AI

自然界是生命之源。自然生命千千萬萬,千姿百態,千差萬別,巧奪天工,奇妙無窮人工生命(artificial life,ALife)試圖通過人工方法建造具有自然生命特徵的人造系統。人工生命是生命科學、信息科學、系統科學和數理科學等學科交叉研究的產物,其研究成果必將促進人工智慧的發展。

進化計算的主要方法,即遺傳算法、遺傳編程和進化策略,是開發人工生命系統的有效工具。由此可見,進化計算和人工生命均屬於計算智能的研究範疇。

人工生命

人類長期以來一直力圖用科學技術方法模擬自然界,包括人腦本身。1943年,麥卡洛克和皮茨提出了M-P神經學網絡模型。1945年1月在美國普林斯頓研究所召開的有關腦和計算機的研討會上,認為工程和神經網絡是研究大腦的重要基礎。1948年,維納提出了控制論(cybernetics),對動物與機器中的控制和通信問題進行了開創性的研究。

馮諾依曼研究腦和計算機在組織上的相似性,用形式邏輯來表示腦。在1946年3月的控制會議上,形成了以馮諾依曼為代表的形式理論學派和以維納為代表的控制論學派。馮諾依曼方法把全部表示和演算還原到基本邏輯世界,用顯式的邏輯過程實現符號運算。維納則使用信息、反饋、控制等概念,把生物與機械問題統一起來加以研究。

人工生命的許多早期研究工作也源於人工智慧。20世紀60年代,羅森布拉特研究感知機;斯塔爾(Stahl)建立細胞活動模型;林登邁耶(Linden mayer)提出了生長發育中的細胞交互作用數學模型,這些模型支持細胞間的通信和差異。

20世紀70年代以來,康拉德(Conrad)等人研究人工仿生系統中的自適應、進化和群體動力學,提出不斷完善的「人工世界」模型。細胞自動機被用於圖像處理。康書(Conway)提出生命的細胞自動機對策論。

20世紀80年代,人工神經網絡再度興起,出現了許多神經網絡的新模型和新算法,這也促進了人工生命的發展。在1987年第一次人工生命研討會上,美國聖塔菲研究所(Santa Fe Institute,SFD)非線性研究組的蘭頓(Langton)正式提出人工生命的概念,建立起人工生命新學科。此後,人工生命研究進入一個蓬勃發展的新時期,相關研究機構、學術組織和學術會議如雨後春筍般出現。

人工智慧

在美國,以聖塔菲研究所和MIT等為首,設立了人工生命的研究組織,出版了學術專刊 Artificial Life,組辦了系列性的人工生命國際學術會議(The International Conference on Artificial Life,簡稱 ALIFE)。從1987年到現在,該會議每兩年舉辦一次,已舉辦了十多次。

在歐洲,從1991年開始,由歐洲人工智慧學會等主持,奮起直追,也舉行了系列性的國際學術會議(European Conference on Artificial Life,簡稱ECAL),每兩年一次,已於2001年舉行了第9次大會。

在日本,以現代通信(Advanced Telecommunication Research,ATR)研究所與大分大學為代表,將人工生命與進化機器人研究相結合。從1996年起,每年主辦一次系列性國際學術會議(The International Symposium on Artificial Life and Robotics,簡稱AROB),並出版了國際性學術刊物 Artificial Life and Robotics。

我國於1997年9月在北京舉行了「人工生命與進化機器人研討班"(Seminar/Workshop on Artificial Life and Evolutionary Robotics),這是國內關於人工生命的第一次學術活動自進入21世紀以來,許多與人工生命有關的國際會議也在我國舉行,為我國學者參加人工生命研究的國際交流與合作提供了良好的機遇和條件從上述關於人工生命的系列性國際學術會議的積極活動可以看出:

(1)人工生命的研究開發,在國際上受到廣泛的關注和重視,發展勢頭看好,已登上國際學術舞臺,面且成為一門十分活躍的學科。

(2)我國的人工生命研究剛剛起步,比美國晚了10年(1987-1997年),但是,我們迎頭趕上,悉心進行人工生命研究工作,已取得一些有國際影響的成果,得到國際同行的認可,為國際人工生命研究作出了我們應有的貢獻。

人工生命研究

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