Voorstel "Virtual Life project" voor CKI

- Inhoud

- Informatie over onderwijsvorm

Docent
Marco Wiering

Coordinatoren
Walter de Back
Robbie Veldkamp

Inhoudsbeschrijving

Inleiding
'Virtual life' staat voor 'artificial life in virtual reality'. In dit project wordt getracht sociale aspecten van levende systemen te simuleren door middel van (spontane) evolutie in een realistische drie-dimensionale omgeving, met behulp van de artificial life simulator Framsticks. In het bijzonder wordt gekeken naar de evolutionaire drukken, omgevingsomstandigheden en neurale structuren die nodig zijn om bepaalde sociale gedragsadaptaties te laten ontstaan. Dit project is een empirische uitbreiding van het theoretische werk in 'synthetische evolutionaire psychologie' van Dylan Evans en Walter de Back.

Synthetische Evolutionaire Psychologie
Evolutionaire psychologie (EP) is een interdisciplinair vakgebied waarin de principes uit de evolutionaire biologie worden toegepast op psychologie. Sommige onderzoekers in EP bestuderen het ontstaan en samenhang van diverse 'mentale modulen', anderen onderzoeken hoe de evolutionaire geschiedenis de menselijke geest heeft gevormd. De eersten gebruiken veelal methoden afkomstig vanuit de cognitieve neuropsychologie en comparatieve ethologie. De anderen zijn, bij gebrek aan een tijd-machine, aangewezen op methoden uit de archeologie, paleontologie, biogeography en (evolutionaire) antropologie. Al deze methoden zijn analytisch: ze bestuderen reeds-bestaande systemen.

Synthetische evolutionaire psychologie (SEP) pleit voor het gebruik van synthetische methoden, als complementair gereedschap in evolutionaire psychologie. In SEP gebruikt men computersimulaties en/of autonome robots om hypotheses over de geschiedenis en structuur van de menselijke geest te toesten. Bekende voorbeelden die hierin passen zijn Axelrod's Prisoner Dilemma, Sims' Evolved Creatures en recente experiment in evolutionaire robotica.

Framsticks
In het Virtual Life project maken we gebruik van een geavanceerde artificial life simulator, Framsticks (shareware). In deze simulator kunnen zowel het lichaam als het neurale brein (inclusief sensoren en actuatoren) van een kunstmatig wezen worden gemodelleerd, alsmede de realistische drie-dimensionale omgeving. In Framsticks is het mogelijk om lichaam en brein te evolueren. Met Framsticks kunnen zowel (doelgerichte) evolutionaire optimalisatie-processen, als spontane en open-ended (co-)evolutie worden gesimuleerd. Het Virtual Life project richt voornamelijk zich op de laatste categorie.

Experimenten
Het Virtual Life project concentreert zich op de spontane evolutie van basaal sociaal gedrag. Hierbij staat het onderzoeken van de evolutionaire drukken (omgevingsvoorwaarden) centraal die leiden tot co-operatie, competitie en groepsgedragingen zoals kudde-vorming.

Experimenten die worden uitgevoerd zijn o.a. * vergelijking sexuele versus asexuele selectie en reproductie, * onderzoek naar de invloed van voedselschaarste op ontstaan van co-operatie, * invloed van predatie op kuddevorming, * invloed van verschillende soorten neuronen op evolvabiliteit van sociale gedragingen, * analyse van 'minimale' neurale structuren voor bepaalde sociale gedragingen.

Onderzoek
Het uitvoeren van dergeljke experimenten houdt in dat er (1) theorieen over het ontstaan van een specifieke adaptatie moeten worden verzameld, (2) experimenten ontwerpen die de gekozen theorie weerspiegelen, (3) het aanpassen van de simulator-software voor het implementeren van het experiment, (4) relevante gegevens verzamelen m.b.t. de theorie, (5) analyse van de data, en (6) conclusies trekken uit experimenten en verwerken tot paper.

Met betrekking tot de eerste punten is er contact en ondersteuning van dr. Dylan Evans, een expert op het gebied van evolutionaire psychologie. En het Virtual Life project wordt actief ondersteund door de maker van Framsticks en expert op het gebied van artificial life, dr. Maciej Komosinski.

Meer informatie

Websites:

Virtual Life lab: www.aisland.org/vll/
Virtual Life project: www.aisland.org/vll/projects/
Experiments in Synthetic Evolutionary Psychology: www.aisland.org/cki20/practicum_sep.html

Presentaties:

Introduction to the field of Virtual Life (in html)
Using Framsticks for experiments in SEP (in html, nog niet beschikbaar)

Ingangseisen
Dit project vereist affiniteit met autonome robotica, artificial life, gedrag en evolutionaire processen, en (imperatief) programmeren. Studenten die CKI-20 Autonome Robotica hebben gevolgd hebben (een kleine) voorkeur.

Leerdoelen
De leerdoelen zijn o.a. (1) het actief kunnen participeren in een interdisciplinaire discussie, (2) het ontwerpen, implementeren, uitvoeren, analyseren en beschrijven van experimenten in artificial life.

Aantal Studiepunten
Het aantal studiepunten voor dit vak is 7.5 ECTS.

Omvang
Er is plaats voor 6-8 studenten.

Lokaal
Het lokaal voor dit project: BBL (locatie nog niet bekend).

Bijeenkomsten
Twee middagen per week (8 u/wk), gedurende perioden 3 en 4. Plus eenmaal per twee weken een 'journal club' waarin literatuur wordt besproken (zie onder).

Toetsing
Aanwezigheid is verplicht. Lezen van artikelen en participatie in discussies is verplicht.
Het eindcijfer wordt, naast aanwezigheid en participatie, bepaald door de experiment-beschrijvingen, demonstraties, en afsluitend artikel.

Literatuur
De boeken en artikelen aangegeven met een asterix '*' zijn voor allen verplicht. De rest wordt door enkelen gelezen en plenair besproken in de journal club. Daarin is ook ruimte voor relevante literatuur buiten deze lijst.