人工生命—简单规则涌现勃勃生机

肖永健 原创 | 2007-06-19 08:41 | 收藏 | 投票
  人工生命是20世纪80年代后期开始兴起的一种新的学科领域,也是计算机科学继人工智能之后出现的新的发展方向之一,它与人工智能的根本区别在于:人工生命跟人工智能基于控制的编程思想完全相反—通过超简单的代码源涌现出复杂的、具有智能特征的现象。如果您链接http://www.swarmagents.com/javaclass/floy.htm,将看到一个神奇的人工生命模拟世界(如果看不到活动的画面,请按提示下载相应软件)。

  你看到了什么?一群苍蝇在飞舞?这是简简单单的动画么?这些家伙是“活”的么?我可以告诉你,这群飞舞的动物叫Floy,它既不是苍蝇也不是蝌蚪,而是人工生命!这就是一段简简单单的程序,而且代码的长度才有200多行!

  单击Properties按钮,你可以改变这群Floy的属性,首先我们为了从简单开始把Floy的个数更改为1个看看,点击OK返回以后再按一下Continue按钮,一只Floy在围绕着中心转,也许你会说,这没什么,不就是一个运动的点么?如果更改Floy的个数为2个,那么这两只Floy就会互相追逐着在屏幕上飞行,注意两只Floy的行为就会产生混沌模式了,也就是它们的运动方式几乎是完全不确定的。逐渐增加到15只以上你就会看到一大群生物在那里乱飞了,这很像我们现实世界中的苍蝇行为。点击Strangers按钮,你会看到一只红色的Floy从屏幕的左上角飞进来,注意,它的到来可不寻常,它是一个外来的入侵者!本来相安无事的绿色Floy因为它的到来而变得行为异常起来,它们会突然转过头来进攻红色的入侵者,而红色的Floy会赶忙逃跑。继续点击Strangers按钮,就会有不断的入侵者加入进来,同时原有的Floy群体在减少。你会看到有两群苍蝇在那里追逐。绿色的Floy是本地居民,它会进攻入侵者最后将它杀死。如果幸运,你甚至会看到绿色的Floy们会使用诡计,它们先若无其事的在一起飞即使身边就有一只红色的入侵者,但是突然之间,它会转过头来进攻红色的,让它来不及逃跑。点击Default按钮可以恢复原状。如果入侵者数量超过原住民,则绿色的Floy被消灭,屏幕上只剩下红色的Floy。

  为什么这一群小点在这么简单的程序之下会有这样复杂的行为?它们是怎么实现的?注意,虽然这也是编程,但并不是按照传统的方法对所有Floy的集体行为在每一种可能的情况都编程,而是给每一个个体Floy制定简单的规则,这样Floy集体的复杂行为就会自然而然的涌现出来了!那么个体Floy的规则是什么呢?它是遵循下面的规律:

  首先找到和自己最近的几只(邻居数)的Floy作为自己的邻居;

  对于每个邻居如果它是自己的同类那么然后分别计算与这些邻居之间的距离:

  如果太近(距离小于碰撞距离)就朝向远离这个邻居的方向加速飞翔;

  如果较远(距离大于碰撞距离)就朝向靠近这个邻居的方向加速飞翔;

  如果邻居是自己的异类:

  如果这只Floy是不同颜色的(距离大于碰撞距离)则以非常快的加速度向对方进攻;

  如果这只Floy是不同颜色的陌生者(距离小于碰撞距离)则以非常快的加速度逃离,并且自己的能量减小;当距离不是很大时,停止加速。

  总体来说,Floy的规则就是选择自己的加速度,并且这种选择仅仅跟自己的邻居有关,也就是说规则都是局部的。而这个程序的关键是要体现整体行为的涌现,也就是说虽然微观上每个Floy个体的规则都是简单的局部的,但是在集体涌现出来的现象却是复杂的并且是不可预测的。人工生命的精髓就是:其实生命现象本身不过是由微观的简单相互作用规律涌现出来的集体复杂行为。

  按此原理,人们开发了“人工鱼”,“人工鱼”(artificialfish)是在虚拟现实的海底世界中活动的人工鱼群,是基于计算机三维动画的“人工生命”,它们类似与真实的“自然鱼”,在人工鱼社会中表现出觅食,求爱,集群,逃逸,避障等各种智能行为。

  “人工生命”为我们认识复杂性系统规律提供了一个独特的视角:复杂现象是由微观的简单的规律相互作用涌现出来的集体复杂行为。当人们以更复杂的方法应对复杂系统无能为力的时候,这是一个思维方式的重大突破,比如在企业管理领域,我们正处于“以更复杂的方法应对复杂现象”的阶段。

  在未接触“人工生命”之前,我曾惊叹于电脑游戏的神奇:只要规则设计好了,所有的人都会自动地“突破”自己—通过不断试错、练习、提高以获得更好的成绩,这难道不是企业管理想要达到的境界吗?我第一次惊叹于规则的力量。但当我向人们用游戏规则来比喻管理规则的时候,有时笑着回答:“设计游戏可不是个简单的事情,需要众多的专业人才长时间开发和测试才能上市”,于是我又陷入迷惘。

  自从我第一次见识了“人工生命”以后,我总是频繁地向人们推荐集智俱乐部的这个网址,向人们喋喋不休展示这一群名为Floy的可爱小生命,它们给我的启示有一种顿悟的感觉,以至决定了我今后的管理研究方向。
个人简介
模式语言管理专家组核心成员,《活力之源——模式语言管理探索与实践》作者;《东方服务模式》编者,温泉旅游项目全程策划人。正在投入项目:如何创建人性化组织?
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