机器人自行进化,形成多样化种群

机器人自行进化,形成多样化种群

有几种不同的方法可以研究进化。你可以在一个与世隔绝、没有淡水的小岛上的帐篷里住上几个月。或者你可以编写一个计算机模型和一些松鼠大小的机器人,在舒适的实验室里模拟一千代的交配和死亡。

冲绳科学技术研究所的两名研究人员最近选择了后者。他们利用模型和机器人演示了两种不同的交配策略是如何在一个种群中产生的。乍一看,你会认为“适者生存”最终会形成一种最优策略。当然,情况并不总是如此。某些动物物种的个体会采用不同的交配策略。以北美太阳鱼为例。一些太阳鱼雄性会筑巢并照顾幼鱼,而另一些则不会筑巢,而是为其他雄性的卵受精,让另一只雄性照顾幼鱼。真是个无赖。

在冲绳研究人员进行的一些实验中,最适应环境的种群确实都集中在一个答案上。但在其他实验中,出现了一个多样化的种群,其中小型机器人的比例为三比一,并且有两种不同的交配策略。看来,回答同一个问题有很多种方法。

那么机器人要做什么才能在冲绳进化实验室中生存呢?我们先来看看机器人在做什么:

研究人员将这些小型机器人放在散布着圆形电池(“食物源”)的地面上,以便机器人充电。研究人员还对机器人进行编程,使其根据不同的因素做出决定,例如它们有多少能量、距离最近的电池有多远,以及距离最近的另一个机器人的脸或尾灯有多远。(机器人面对面交配。)

在任何给定时间,每个机器人都可以选择觅食、等待配偶或与另一个机器人交配。每个机器人在交配后产生的后代数量取决于它在交配时拥有的能量。机器人还会传递它们对食物或爱情的偏好。顺便说一句,这些机器人实际上是雌雄同体;任何机器人都可以与任何其他机器人交配,并且它们在相遇后都能产生后代。

经过 1,000 代之后,最终的机器人种群具有一些食客和情人的组合。

研究人员首先使用四个机器人进行实验。之后,他们在计算机程序中虚拟地进行了进一步的实验,因为他们发现在物理机器人中研究 1000 代人的生死是“不可行”的(嘘!)。

经过 1,000 代实验后,研究人员发现最终的种群中存在一些食客和恋人的组合。食客从不等待配偶到来。除非看到另一张机器人脸(好吧,如果他就在那里等我……),否则它们总是选择给自己充电。恋人有时会等待配偶,这取决于具体情况。实验结果显示,一些种群主要由食客组成,而另一些种群主要由恋人组成。然而,在最健康的种群中,恋人和食客的比例为三比一。一个健康的种群甚至有恋人子类别,其中一些比其他人更倾向于交配。

这项研究表明,机器人是研究进化的可能工具,该研究的作者在发表于《PLOS ONE》杂志的一篇论文中写道。他们接下来要解决的问题是将机器人编程为雄性和雌性——也就是说,每次交配时都要承担不同的风险和成本。

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