레니아
LeniaLenia는 Bert Wang-Chak [1][2][3]Chan이 개발한 셀룰러 오토마타 패밀리입니다.이것은 Conway의 Game of Life의 연속적인 일반화를 의도하고 있습니다.레니아에서 생성된 복잡한 자율 패턴("생명체" 또는 "우주선")은 연속적인 고해상도 영역의 결과로 "기하학, 메타아메리카, 퍼지, 복원력, 적응성 및 규칙 일반"[1]으로 다른 셀 오토마타에 나타나는 패턴과 다르게 묘사된다.
레니아는 교토에서 열린[4] 유전 및 진화 계산 콘퍼런스에서 2018년 버추얼 크리쳐스 콘테스트를 수상했으며,[5] 도쿄에서 열린 ALIFE 2018에서 ALIFE 아트 어워드를 수상했습니다.
규칙.
반복적인 갱신
L을 의 상태 S S {를 포함하는 격자 또는 그리드라고 합니다. 셀룰러 오토마타와 마찬가지로 Lenia는 반복적으로 갱신됩니다.각 출력 상태는 이전 상태의 순수한 함수입니다.
서 A 0})은 초기 상태이고 : L {\: S은 모든 의 로컬 규칙 적용을 나타내는 글로벌 규칙입니다.=t
시뮬레이션이 각 시간 단계에서 t(\ t씩 진행되면 시간 T t T t가 됩니다.
상태 세트
{ , , , - , , P \ { , , \,P - 1, P \} , P Z( \ \ \{ Z} ) 。이것은 오토매틱의 상태 세트이며 각 사이트에서 찾을 수 있는 가능한 상태를 나타냅니다.P P가 시뮬레이션에서 높은 상태 분해능에 해당합니다.많은 셀룰러 오토마타는 가능한 한 낮은 상태 해상도(: P { P를 사용합니다. Lenia는 훨씬 높은 해상도를 허용합니다.각 사이트의 실제 값은 [가 아니라 P(\ p의 정수 배수이므로 t) 0 a in {}(\가 . 를 들어, 4 {\ t ( , [ 0.25 ., 1 \^ { , . , 0 . 75
인근 지역
수학적으로 Game of Life와 주변은 의 벡터 세트를 사용하여 나타낼 수 있습니다. 예를 들어, Game of Life에서 사용되는 고전적인 Moore근방의 N {- , 0 , 2 { \ style {{ N} { 0 , 1 } = { 0 , 1 } 1 } 、 1 }、 1 }모든 사이트에서 d.
Lenia의 경우 인근은 N { L : R { {N} = \ { \ { x } \ { L} : \ \ { 의 볼입니다.
인접 벡터는 요소의 절대 위치가 아니라 특정 사이트에 대한 상대 위치(델타) 세트입니다.
로컬 규칙
레니아에는 별개의 변종과 연속적인 변종이 있습니다.를 L}) 내의 {2}) 로 N을 집합으로 합니다2단계 상승:
- 컨볼루션 K : {\ {K} : {\mathcal { S를 사용하여 전위 Ut ( ) At() \ } {x} \mathbf} \mathbf} \mathbf} { \mathb}를 계산합니다.
- 성장 G :[ , ] [ -1 , { { G : [ , ] \ [ - }를 사용하여 최종 성장 t ( ) G ( t ( ) \ \ } ^ { t ^ { } = G ( x ) ( mathb x ) = G ) ( mathb x ) ( G
t {t}}가 계산되면 선택한 시간 분해능 t {\ t에 따라 크기가 조정되어 원래 상태 값에 추가됩니다.
로컬 규칙은 개별 Lenia 및 연속 Lenia에 대해 다음과 같이 정의됩니다.
커널 생성
컨볼루션 K를 생성하는 방법은 여러 가지가 있습니다.마지막 커널은 커널 C K_와 커널 S의 구성입니다.
커널 C{\ K_의 경우 Chan은 방사형으로 정의된 여러 함수를 제공합니다.커널 셸 함수는 단일이며 K( ) ( ) { K ( 0 ) (1) 1으로 C( ) { K_) )의 조건도 따릅니다.커널 함수의 예는 다음과 같습니다.
서 ( 1는 인디케이터 함수입니다.
커널 셸이 정의되면 커널 S를 사용하여 셸을 일련의 동심원 링으로 변환하여 커널의 실제 값을 계산합니다.각 고리의 높이는 커널 피크 β ( ,2, B )[ 0, ]B { \ \ = ( \ {2} , \, \ , 1에 의해 제어된다. 서 B B는 파라미터 벡터의 순위입니다.다음으로 커널 K_는 다음과 같이 정의됩니다.
최종 커널은 {kbF {n}(가)입니다.
K는 이 11)이고 K이 정규화한다(질량 보존). K \ K _ { } = \ \ _ { \ {} \ K _ { } , \ x S 2 \ style \ { N }
성장 맵핑
성장 매핑 G : [ 0 1[ - , G :[ , ]\[ - , 1는 액티베이션 함수와 하며 파라미터μ , , \\ 의 예를 받아들이는 함수일 수 있습니다
서u\u는 U\^{에서 추출한 잠재적 값입니다.
게임 오브 라이프
Game of 는 = P 1 {\1}인 이산형 레니아의 특수한 경우로 간주할 수 있습니다. 이 경우, 커널은 직사각형이며, 함수는
패턴
컨볼루션 커널, 성장 맵핑 및 초기 조건을 바꿈으로써 레니아에서 400종 이상의 "생명체"가 발견되어 "자기 조직화, 자기 복구, 쌍방향 및 방사형 대칭, 기관 동역학, 그리고 때로는 혼돈스러운 성질"[6]을 보여 왔다.Chan은 이러한 [1]패턴에 대한 분류법을 만들었습니다.
관련 작업
다른 연구들은 셀룰러 오토마타 업데이트 규칙과 컨볼루션 사이의 강한 유사성에 주목했다.실제로 이러한 작업은 단순화된 컨볼루션 신경망을 사용하여 셀룰러 오토마타를 재생하는 데 초점을 맞추고 있다.Mordvintsev 등은 자가 복구 패턴 [8]생성의 출현을 조사했다.Gilpin은 어떤 셀 오토마톤도 컨볼루션 뉴럴 네트워크로 표현될 수 있다는 것을 발견했고, 기존의 셀 오토마타를[9] 재현하기 위해 뉴럴 네트워크를 훈련시켰다.
이러한 관점에서, 세포 자동화는 반복적인 컨볼루션 신경망의 특별한 경우로 볼 수 있다.Lenia의 업데이트 규칙은 활성화 함수('성장 G(' 스타일G')를 가진 단일 레이어 컨볼루션("전위 필드" )으로 볼 수도 있습니다.그러나 레니아는 훨씬 더 크고 고정된 알맹이를 사용하며 경사 하강으로 훈련되지 않습니다.
「 」를 참조해 주세요.
외부 링크
레퍼런스
- ^ a b c Hong Kong; Chan, Bert Wang-Chak (2019-10-15). "Lenia: Biology of Artificial Life". Complex Systems. 28 (3): 251–286. doi:10.25088/ComplexSystems.28.3.251.
- ^ "Lenia". chakazul.github.io. Retrieved 2021-10-12.
- ^ Roberts, Siobhan (2020-12-28). "The Lasting Lessons of John Conway's Game of Life". The New York Times. ISSN 0362-4331. Retrieved 2021-10-13.
- ^ "The virtual creatures competition". virtualcreatures.github.io. Retrieved 2021-10-12.
- ^ "ALife Art Award 2018". ALIFE Art Award 2018. Retrieved 2021-10-12.
- ^ "Lenia". chakazul.github.io. Retrieved 2021-10-13.
- ^ Gilpin, William (2019-09-04). "Cellular automata as convolutional neural networks". Physical Review E. 100 (3): 032402. doi:10.1103/PhysRevE.100.032402. ISSN 2470-0045.
- ^ Mordvintsev, Alexander; Randazzo, Ettore; Niklasson, Eyvind; Levin, Michael (2020-02-11). "Growing Neural Cellular Automata". Distill. 5 (2): e23. doi:10.23915/distill.00023. ISSN 2476-0757.
- ^ Gilpin, William (2019-09-04). "Cellular automata as convolutional neural networks". Physical Review E. 100 (3): 032402. doi:10.1103/PhysRevE.100.032402. ISSN 2470-0045.
