はじめに

趣味で、「人工生命(コンピュータ上に生命をシミュレートしようという分野)」の勉強を進めているのだが、
「オープンエンド性」というのが研究のキーになっていることを知った。
そしてそのオープンエンド性についてまとめられている良記事をA先生から教えてもらったので読んでみた。
今回はそのまとめである。

元記事

Open-endedness: The last grand challenge you’ve never heard of
https://www.oreilly.com/radar/open-endedness-the-last-grand-challenge-youve-never-heard-of/

超要約

※自分の琴線に触れた部分を中心に端折る+意訳です。

イントロ

Open-endedness (オープンエンド性)の理解は、人類未踏の大いなる謎である。
(David Hilbert’sの23の未解決問題にもリストアップされている。)

オープンエンド性とは、「終わりなき進化」を起こしている状態のことをいう、
「生命の進化」がその例だ。
生命は多様に進化しており、その進化には終わりはなくいまだに進化を続けている。

進化的アルゴリズムは進化を模倣した探索プログラムだが、大抵が短い期間で
解へと収束してしまい、多様性をもった進化は続かない。
逆に、多様性を生じることにフォーカスしたプログラムは、個体種が四散してしまい
新たな種などが生まれない状況になる。

もしオープンエンド性の鍵を、見つけることができれば、それは様々な想像的な分野で応用できる。
例えば、新しい校舎のデザインや、車のデザイン、コンピュータアルゴリズムの探索などだ。
今までにない、創造的なデザインを産む可能性があり、これは生命の多様性複雑性を考えると夢物語ではない。

オープンエンド性の歴史

Alife(人工生命)という、コンピュータ上に、生命的な世界をシミュレートしようという試みがある。
例えば、

Tierra (by Thomas Ray)
Avida ( by Charles Ofria, Chris Adami, and Titus Brown)
Polyworld (by Larry Yaeger)
Geb (by Alastair Channon)
Division Blocks (by Lee Spector, Jon Klein, and Mark Feinstein)
Ecosphere (by Thomas Miconi and Alastair Shannon)

ただ、どれも無限の多様な進化を内包できていない。
また、実世界のごく一部を切り取ってシミュレートしようとしているものになっている。(これが興味を皆が分けてない理由と作者は指摘)

オープンエンド性に焦点を当てた、
"activity statistic”という指標もMark Bedau(1992)によって示された。
(Gebはactivity statisticをpassしてるらしい。)
ただまだまだ現実世界のオープンエンド性には程遠い。

その後、Novelty Search Algorithm (by Stanley and Lehman)が考案された。
これは従来の進化的アルゴリズムと違って「良いもの」を選択していくのではなく
「Novelty(新しいもの)」を選択していくアルゴリズム

また、Noveltyと目的関数のバランスをとるアルゴリズムも考案された
quality diversity (QD) algorithmsと呼ばれるものだ。
(novelty search with local competition(NSLC)やthe multi-dimensional archive of phenotypic elites(MAP-Elites)など)

さらに、共進化(個体と環境が相互に干渉し合い進化していくこと)を盛り込むことも研究されている。
また、ニューラルネット周りだとGANsも共進化的な振る舞いを見せている。

オープンエンド生の必要条件

オープンエンド性の条件がわかれば、アルゴリズムに組み込むことができる。
Soros and Stanleyは2014にオープンエンド性の条件を下記と提案した。

1 何らかの小さな基準(Minimal Criterion = MC)を満たすと個体が繁殖できる系であること
2 個体の進化が、新しいMC(=繁殖)の機会をもたらすこと
3 世界へどのように干渉するかは個個体ごとで決められること
4 個体の表現型の複雑性は無限であること

ただこの定義はまだ曖昧である。

オープンエンドの実用性

想像的なデザイン、音楽やアートの分野で活躍しそう。AIとも関わりが深い。

さあみんなで、「オープンエンド」の冒険(研究)をはじめよう！！

感想

オープンエンド性の「終わりなき進化」にワクワクした。
今回の資料は歴史などがざっくりまとまっていてよかった。
特に、Gebなどは興味がわいたので中身をみてみたい。
また、自身は単純にオープンエンド性に興味がでている勢だが、
「新しいデザイン」へのアルゴリズム展開などオープンエンド性の実用性を説いているのが新鮮な視点だった。