論文の概要: Selection for short-term empowerment accelerates the evolution of homeostatic neural cellular automata

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.15220v1
• Date: Wed, 24 May 2023 15:01:30 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-25 14:59:55.891449
• Title: Selection for short-term empowerment accelerates the evolution of homeostatic neural cellular automata
• Title（参考訳）: 短期的エンパワーメントの選択はホメオスタティック神経細胞オートマトンの進化を加速する
• Authors: Caitlin Grasso and Josh Bongard
• Abstract要約: 本研究は, ホメオスタティックNCAの発見を促進するための補助的目的として, エンハンスメントの作用する時間スケールが有効性に与える影響を考察する。 ホメオスタシスのみの進化的選択と比較して,より長い遅延時間でエンパワーメントが大幅に改善されることが示唆された。 短期的なNCAはより安定しており, ホームスタティックな課題を克服する上で, より優れた一般化が期待できる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Empowerment -- a domain independent, information-theoretic metric -- has previously been shown to assist in the evolutionary search for neural cellular automata (NCA) capable of homeostasis when employed as a fitness function. In our previous study, we successfully extended empowerment, defined as maximum time-lagged mutual information between agents' actions and future sensations, to a distributed sensorimotor system embodied as an NCA. However, the time-delay between actions and their corresponding sensations was arbitrarily chosen. Here, we expand upon previous work by exploring how the time scale at which empowerment operates impacts its efficacy as an auxiliary objective to accelerate the discovery of homeostatic NCAs. We show that shorter time delays result in marked improvements over empowerment with longer delays, when compared to evolutionary selection only for homeostasis. Moreover, we evaluate stability and adaptability of evolved NCAs, both hallmarks of living systems that are of interest to replicate in artificial ones. We find that short-term empowered NCA are more stable and are capable of generalizing better to unseen homeostatic challenges. Taken together, these findings motivate the use of empowerment during the evolution of other artifacts, and suggest how it should be incorporated to accelerate evolution of desired behaviors for them. Source code for the experiments in this paper can be found at: https://github.com/caitlingrasso/empowered-nca-II.
• Abstract（参考訳）: エンパワーメント(ドメインに依存しない情報理論の指標)は、フィットネス機能として使われる際にホメオスタシスが可能な神経細胞オートマトン(nca)の進化的探索を支援することが以前に示されている。 本研究は,NCAを具現化した分散センサモレータシステムに対して,エージェントの行動と将来の感覚の最大時間付き相互情報として定義されたエンパワーメントを成功させた。 しかし,行動とそれに対応する感覚との時間遅延は任意に選択された。 ここでは, 従来の研究を拡大し, ホメオスタティックNCAの発見を加速する補助的目的として, エンパワーメントの作用する時間スケールが有効性に与える影響を探求する。 ホメオスタシスのみの進化的選択と比較して,より長い遅延時間でエンパワーメントが大幅に改善されることが示唆された。 さらに,進化したncasの安定性と適応性についても評価した。 短期的なNCAはより安定しており, ホームスタティックな課題を克服する上で, より優れた一般化が期待できる。 これらの知見は、他のアーティファクトの進化におけるエンパワーメントの利用を動機付け、それらに対する望ましい行動の進化を加速するためにどのように組み込むべきかを示唆している。 本論文のソースコードは, https://github.com/caitlingrasso/empowered-nca-II で公開されている。

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