2010-02-02

闡明更多演化的機器人

Robots shed more light on evolution (w/ Video)
http://www.physorg.com/news184228204.html

By Lin Edwards, February 1, 2010

(PhysOrg.com) -- 瑞士科學家提議,如果機器人能透過天擇(natural selection)演化,結果將是能夠互相幫助、合作的機器人,而且具有狩獵能力。他們的實驗源於 PhysOrg 所報導的早期研究,那利用機器人來釐清演化過程。

來自 Lausanne 大學的研究者 Laurent Keller,以及來自 Ecole Polytechnique Federale de Lausanne 的 Dario Floreano 研究 Alice 與 Khepera 機器人。控制它們的輸入資訊來自機器人的感應器與神經網路。他們將基本的指令編碼載入機器人的作業系統中,在「虛擬機器」裡每一代都有不一樣的隨機變化。為了模擬天擇,只有編碼最成功的機器人能被選上並(將編碼)傳給下一代機器人。

在一項實驗中,他們程式化機器人某側六個感應器,以及另一側的二個感應器,以便走出迷宮。他們接著選出在避免碰撞上技巧最好的機器人。在不到 100 代之內,機器人就能在沒有碰撞的情況下通過複雜的迷宮,而且已經學會將六個感應器的那一側面朝行進方向。

在另一項實驗中,他們將一群機器人程式化,要沿著牆壁將各個標記(tokens)推向一個有標誌的區域以便得分。他們選出得分最高的機器人以便將編碼傳給下一代。隨著時間過去,觀察到利他行為(altruistic behaviors):如果這麼做會對整個小組有益,這些機器人將「獻出」點數,而且這些機器人也會合作把更多標記推到同一處以便贏得更多分數。如同自然界,這些機器人遵循親屬選擇(kin selection)的生物學原理,其中,它們只幫助具有同樣編碼世系的機器人。

在另一項實驗中,某些具有好眼力的機器人被程式化成追捕其他機器人,這些被追捕者跑得比較快。起先,掠食者尋找犧牲者,並把目標對準它,而犧牲者則被程式化成離開。在 125 代之後,掠食者已經發展出埋伏(lying in wait)並攻擊犧牲者「盲點」的策略,而成功的「犧牲者」機器人則學會掠食者會躲在何處,並確保它們的感應器總是面朝掠食者(譯註:避免盲點受到攻擊)。

實驗中所用的編碼超級短,這證明複雜的行為可從一組簡單的指令中浮現。這份論文在 Public Library of Science -- Biology 期刊上發表。

※ 實驗照片與影片詳見原站。相關報導:

* Evolution of Adaptive Behaviour in Robots by Means of Darwinian Selection
http://dx.doi.org/10.1371/journal.pbio.1000292
Dario Floreano, Laurent Keller
PLoS Biol 8(1): e1000292. Published: January 26, 2010
doi: 10.1371/journal.pbio.1000292
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1 則留言:

fsj 提到...

人之所以為人的關鍵:烹調食物

中央社 2010.03.03

我們都把烹調看成理所當然,但一項最新研究指出,如果人類沒有學會烹調食物,那我們不僅將貌似猩猩,並且也將如牠們般,每天必須花費絕大多數時間咀嚼食物。

「英國廣播公司」(BBC)網站今天報導,如果未經烹調,平均每人每天必須吃下5公斤生食,才能獲得生存所須的足夠卡路里。而這每天如小山般的水果和蔬菜,代表每天6小時的咀嚼馬拉松。

目前學界通說認為,我們的祖先在食譜中加入肉類,結果讓他們的大腦變大,人也更聰明。

作為一種更集中的能源形式,肉類不僅讓我們的祖先有更大的大腦,也將他們由幾乎必須將所有時間花費在採集食物,以維持能源水準的生理需要中解放出來。人類的社會結構也因此得以有更多的發展時間。

哈佛教授倫漢(Richard Wrangham)並認為,事實還不僅如此。

他認為,人類族群之所以有如此劇烈的演化,除了食物內容的改變外,更重要的是我們處理食物的方式。

倫漢說,「在生命的歷史上,烹調造成食物品質最大的提升。」

他表示,人類的祖先很可能是不小心把食物掉在火中,結果發現非常美味,並從而把人類帶往全新的方向。

為了解人類身體結構如何以及何時改變,我們必須更仔細研究化石紀錄,以掌握祖先們的食譜。

人類最早的祖先是「南方古猿」(Australopithecs)。牠們有扁平的牙齒與內含巨大腸道的肥胖腹部,以便咀嚼及消化堅韌的植物食材。但南方古猿仍率先走出森林進入非洲大草原,並開始享用在此食草的動物。而這種棲地、生活型態與食譜的改變,更促成牠們生理結構的重大變化。

食肉行為與演化的改變同時在約230萬年前出現,並導致面貌更近於人類、有較尖銳牙齒及腦部增大約30%的祖先出現,名叫「能人」(Homo habilis)。但最重大的變化發生在約180萬年前人類真正的祖先「直立人」(Homo erectus)出現時。

直立人有更大的頭腦、較小的下顎及牙齒,體型也更接近我們,手部變短、腿部變長,用來處理植物的巨大消化道也消失了,代表牠們不但能直立行走,甚至還能跑。

牠變得更聰明更快速,且根據倫漢教授,也學會烹調食物。

倫漢說,「烹調讓我們的消化道變小。一旦食物經過烹調,我們就不需要大消化道了。就能源消耗而言,它們(消化道)非常昂貴。生來消化道較小的人能儲存更多能源,生育更多後代,並存活得更好。」

利物浦(Liverpool)「約翰摩爾斯大學」(John Moores University)的惠勒(Peter Wheeler)教授和他的同事艾洛(Leslie Aiello)認為,就是因為消化系統的變化,才讓我們的大腦變大。

烹調能破解食物的分子,代表我們的胃不必再如此辛苦工作,並可釋出更多身體其他部位所需的養分。

惠勒說,被釋出的能源被用在增大大腦。而消化道變小與大腦變大同步進行。

惠勒與艾洛並有驚人的發現,我們消化道的縮減與大腦的增加有相同比例─20%。

「阿拉巴馬大學」(University of Alabama)的塞科(Stephtn Secor)教授則發現,烹調過的食物不但能釋出更多能量,我們的身體分解它們時所使用的能源也較少。

烹調事實上是一種預先消化,過程中將我們體內的能源由消化道轉用在大腦上。

在這些科學家們的看法中,作為地球上最聰明的物種,人類同時也是唯一會烹調食物的,而這絕非偶然。