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韩为机器人设计出可显示个性特征的“基因组”

来源:科技日报
摘要:你的机器人似乎有些神经质。不要惊异,也许这只是他们的个性使然。最近,一个韩国研究团队为机器人或软件设计的虚拟人物这类“人造生命”设计了由计算机编码的基因组,且这些“人造生命”中已编码了特殊的个性。研究人员认为,给“人造生命”形式赋以独特个性,不仅将改进人类与“人造生命”之间的自然交互,也将开启“人......

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  你的机器人似乎有些神经质?不要惊异,也许这只是他们的个性使然。最近,一个韩国研究团队为机器人或软件设计的虚拟人物这类“人造生命”设计了由计算机编码的基因组,且这些“人造生命”中已编码了特殊的个性。研究人员认为,给“人造生命”形式赋以独特个性,不仅将改进人类与“人造生命”之间的自然交互,也将开启“人工物种起源”研究的大门。



  Rity是首个拥有基因组个性的“人造生命”,它其实是生活在计算机虚拟3D世界中的一个外形像狗的软件图符。Rity的基因组由14个染色体组成,共有1764个基因,每个基因都有其自己的值。研究人员没有用人工手段去指定这些基因的值,因为这很困难,也很耗时,他们提出用改良的方法来产生一个带有用户期望之特殊个性的基因组。最近,韩国科学技术院的金钟焕、三星经济研究院的李次豪及三星电子公司的李康熙联合发表了一份研究报告,描述了此项研究成果。



  金钟焕指出,为机器人或软件设计的虚拟人物这类“人造生命”赋予个性化的基因组尚属首次。把人工染色体作为要素来界定“人造生命”的个性,并像基因遗传一样将其性状传递给下一代,也是一个新概念。这对于给人们造成“机器人也是一种生物”的印象是至关重要的。由此,使“人造生命”拥有情感将增强人类与机器人的自然交互,从而实现在未来岁月中人类与机器人的共生共存。



  正如研究人员解释的,无论是物理的机器人还是软件设计的虚拟人物,一个自主的“人造生命”将具有行为能力、能互动并对环境刺激作出反应。Rity可通过鼠标、照相机或麦克风等以47种知觉与现实世界中的人类进行互动。比如,单击鼠标可视为“拍拍我”,双击鼠标则表示“打我”,轻柔地缓缓拖动Ri鄄ty则代表“安慰”,而大范围快速地拖动Rity就是“震惊”的意思了。



  要实时对这些刺激作出反应,Rity靠的是其由动机、体内平衡和情绪等3个单元组成的内部状态,并由其内部控制架构进行控制。这3个单元总共具有14种状态,它们是14个染色体的基础:动机单元包括6种状态(好奇、亲密、单调、逃避、贪婪和控制欲望);体内平衡单元包括3种状态(疲劳、饥饿和困倦);情绪单元包括5种状态(快乐、悲伤、愤怒、恐惧和平和)。



  在Rity身上,诸如动机、体内平衡和情绪等内部状态会根据外部输入的感觉加以改变。如果Rity看见他的主人,情绪会变得很快乐,其动机也许是“问候并接近”他(她)。这意味着,内部状态的改变及相应行为是对外部刺激作出的内外反应。



  内部控制架构则处理进入的感应信息,当其作出反应时计算出每个内部状态的值,并将计算值传送给行为选择模块以产生适当的行为。最后,行为选择模块通过一个表决机制随机选择一种行为,在此,每个合理的行为都具有自己的表决值。不合理的行为被矩阵掩膜阻止,同时,一个模拟动物本能的反思行为模块开始处理紧急情况(如走到墙壁前),并能作出相当快速的反应。



  研究人员开发Rity的目的是为了测试世界上第一个机器人化的染色体,这是一套计算机化的DNA代码,用来创建能思考、感觉、推理、表达愿望或意向的机器人,最终能“繁育”其种类,并在虚拟世界里发展成为一个独特的物种。Rity可通过面部表情表达其感情,并像一个成活生命体一样做出各种行为。



  研究人员解释说,在Rity基因组的14个染色体中,每一个都由3个基因矢量组成:基础基因矢量(F)、内部状态相关基因矢量(I)和行为相关基因矢量(B)。因为每个染色体都由2个F基因、47个I基因和77个B基因表示,所以Rity共有1764个基因。每个基因都有一系列由实际数字表示的值。虽然基因可遗传,但也有可能发生变异。遗传编码的性质就是这样,单个基因能影响多种行为,单个行为也受多个基因的影响。



  根据这些基因值的不同,研究人员规定了5种个性及其反面个性来分类一个“人造生命”的性格特征:外向/内向;细心/粗心;合群/对立;开放/封闭和神经质/情绪稳定。



  为了证实人工基因组,研究人员利用他们的改良算法为Rity建立了两种截然相反的个性。研究人员用一台带有2GHz处理器的奔腾4电脑,对3000代的后代进行了12小时的演算后,创建出了一个带有理想个性编码的基因组。作为比较,研究人员还使用了手动和随机处理器建立了带有合群和对立个性的基因组,当然就与理想个性的一致性和相似性而言,两者都没有改良算法那样的表现。最后,研究人员还通过观察“人造生命”如何对一系列刺激作出反应,确定了改良基因编码的精准度。



  金钟焕认为,这是一个可对生长、繁殖和进化机制进行编码的重要基因组,这意味着未来生命可以以计算机化的遗传代码为起点。就像研究人员所展示的,一个二维基因组示意图可使用户查看上述3种基因类型的染色体,并轻松地插入或删除某些与“人造生命”个性相关的染色体或基因。



  将来,研究人员计划把以基因组为基础的个性和“人造生命”自身的体验结合起来,以影响他们的行为反应。他们还计划将不同的行为进行分类和标准化,以推广普及这种人工基因组架构。
作者: 2009-5-17
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