Evolución de criaturas virtuales en 3D

3D Virtual Creature Evolution , abreviado como 3DVCE, es un programa de simulación de evolución artificial creado por Lee Graham. ^[1] Su propósito es visualizar e investigar temas comunes en planes corporales y estrategias para lograr una función de aptitud de los organismos artificiales generados y mantenidos por el sistema en su entorno determinado. El programa se inspiró en el programa de evolución artificial de Karl Sims de 1994, Evolved Virtual Creatures. ^{[2] [3]} El programa se ejecuta a través de voluntarios que descargan el programa desde el sitio web de inicio y devuelven información de las simulaciones completadas. A partir del 4 de marzo de 2013, está disponible para descargar en Windows , MacOS y, en algunos casos ^{[ aclaración necesaria ]} Linux .

3DVCE utiliza algoritmos evolutivos para simular la evolución. El usuario establece las restricciones del plan corporal (número máximo de tipos de segmentos, límites de longitud y profundidad de los segmentos ramificados y límites de tamaño) y si la puntuación de aptitud se escala en relación con el tamaño. La interpenetración de las extremidades también es una opción. Los ajustes de reproducción/población incluyen el tamaño de cada población y su tiempo de ejecución (cuánto tiempo tiene cada individuo para alcanzar una puntuación de aptitud), el porcentaje de individuos que se reproducen (tamaño del torneo), qué porcentaje se reproduce sexual o asexualmente y luego se determina el tipo de selección. La tasa de cruce determina qué porcentaje de un individuo se crea a través del cruce de los padres y la mutación. Luego se determina la tasa de mutación en el cuerpo y el cerebro. También se pueden atribuir operaciones matemáticas y valores específicos al cerebro de la criatura. ^[4]

Luego se determina la función de aptitud. La puntuación de aptitud de los organismos artificiales se determina por lo bien que logran su objetivo de aptitud dentro de su tiempo de evaluación. Las funciones de aptitud incluyen la distancia recorrida, la altura máxima, la altura promedio, "TOG" (determinado por la cantidad de tiempo que la criatura está en contacto con el suelo) y "Esfera" (determinada por la capacidad de la criatura para atrapar y sostener esferas). Estos objetivos no son individualizados y se pueden establecer en fortalezas específicas (desde cero, como no tener influencia en la aptitud, a uno, o tener máxima influencia) para determinar el objetivo de aptitud. También se puede establecer a qué generaciones se aplica la función de aptitud. Luego se determina el entorno, o "Terreno". Esto incluye un terreno plano y accidentado (en el que se genera una colina alrededor de la criatura que se inclina constantemente a medida que se recorre la distancia desde el punto de generación de la criatura), agua (un simulador de baja gravedad, no funcional) y "esferas" (se generan esferas sobre la criatura para atraparlas). ^[5]

Todo en la simulación se ve desde un punto de vista en primera persona . Después de que se determinan los ajustes, la primera generación se genera a partir de individuos creados aleatoriamente. Todas las criaturas aparecen en el mismo punto de desove y están hechas de segmentos o prismas rectangulares conectados a otros en las articulaciones. Los colores se asignan a los tipos de segmento aleatoriamente. El tipo de segmento está determinado por el tamaño y las articulaciones que tiene un segmento. Los colores no indican nada más que eso. Estas criaturas de primera generación se mueven aleatoriamente, sin influencia del objetivo de aptitud. Las criaturas con el mayor valor de aptitud se reproducen y la siguiente generación se basa en esta reproducción. Finalmente, se forman patrones en la población y la aptitud aumenta aún más. La función de aptitud se puede cambiar durante la simulación para simular cambios ambientales y se pueden duplicar ejecuciones individuales para simular diferentes linajes o especiación . ^{[6] [7]}

3DVCE no es solo para la investigación evolutiva. También se pueden generar objetos para realizar pruebas de física simulada y gráficas. Esto incluye bloques, esferas, granadas y estructuras preinstaladas que se pueden lanzar desde la cámara o generar en un punto de generación. También se puede manipular la gravedad artificial. También se pueden generar criaturas aleatorias y archivadas para manipularlas o verlas. Lee Graham también ha incluido una TARDIS en la simulación, que, cuando se mueve, puede teletransportar la cámara de regreso al punto de generación original. ^[8]

La evolución convergente ocurre a menudo en 3DVCE, ya que se forman estructuras y comportamientos similares de las criaturas para maximizar la aptitud. Los saltadores de dos brazos constan de un núcleo pequeño y dos "alas" grandes y simétricas, y evolucionan en respuesta a los requisitos de salto y distancia. Estas criaturas se impulsan hacia adelante usando sus extremidades moviéndolas o agitándolas. Las cintas y resortes saltarines constan de una cadena de segmentos y evolucionan en respuesta a la altura y distancia máximas. Se contraen o se enroscan y estiran su cuerpo para saltar al aire. Las cintas y resortes rodantes son muy similares al grupo anterior, excepto que a menudo son más grandes y los segmentos son más repetitivos. Evolucionan en respuesta a la altura promedio, la distancia y el TOG (tocar el suelo). Ruedan por el suelo para impulsar su cabeza en el aire para alcanzar la altura mientras siguen tocando el suelo. Algunos simplemente ruedan de forma horizontal como un cilindro. Las criaturas propulsadas por una sola articulación tienen estructuras más erráticas y evolucionan en respuesta a la distancia en terrenos irregulares. Tienen un gran segmento en la espalda que impulsa a la criatura hacia adelante, pero al estar mal equilibrados, usan el resto de su cuerpo para levantarse nuevamente después de tropezar o evitar tropezones por completo.

También se forman muchos otros tipos de criaturas que no encajan necesariamente en los cuatro grupos principales descritos anteriormente por Lee Graham. Las criaturas altas y parecidas a palos también evolucionan para alcanzar la altura máxima. Algunos usuarios han podido arreglar el simulador de agua para que evolucionen criaturas que nadan. Muchas otras criaturas evolucionan y comparten rasgos de varios grupos. Actualmente hay ^{[ ¿cuándo? ]} más de 220 criaturas archivadas en el sitio web principal, que se pueden encontrar en YouTube visitando el canal "Creature Mann".