ワールド：進化するニューラルネットワークによるオープンエンド人工生命シミュレーション

Werldとは

Werldは、標準ライブラリのみを使用して構築された純粋なPython人工生命シミュレーションであり、空白のニューラルネットワークを持ち、人間の存在についての知識ゼロのエージェントを計算生態系に投入します。エージェントは、バックプロパゲーションではなく、生存と繁殖を通じて進化し、ハードコードされた行動や報酬関数はありません。

技術的実装

シミュレーションは、Watts-Strogatzスモールワールドグラフとして配置された800ノード上で実行されます。これは、自身のトポロジーを進化させることができるNEAT（NeuroEvolution of Augmenting Topologies）ニューラルネットワークを装備した30体のエージェントから始まります。各エージェントは以下を持ちます：

• エネルギー勾配、フェロモントレイル、近くのエージェント、季節リズム、内部状態、および未知として始まる19の潜在チャネルをカバーする64の感覚チャネル
• 行動のための7つの連続運動エフェクタ
• コミュニケーションのための最大16のブロードキャストチャネル
• コミュニケーション帯域幅、記憶減衰、攻撃性対協調性を含む29の遺伝性ゲノム特性

脳は新しいニューロンを成長させ、接続を剪定し、ノードごとに7つの活性化関数のいずれかを進化させることができます。すべての認知コンポーネントには代謝コストがあります - より多くのニューロン、接続、またはコミュニケーションにはより多くのエネルギーが必要です。

進化メカニクス

エージェントには2つの主要な目標があります：生き続けるのに十分なエネルギーを収穫し、繁殖するのに十分な長さ生きることです。彼らが繁殖するとき、子孫はNEAT遺伝子アラインメントによる完全な性的交差を通じて両親から変異した神経特性のコピーを継承します。これには、感覚処理、行動駆動、およびすべての29のゲノム特性が含まれます。

システムはあらゆる方向への進化を可能にします。エージェントは以前未知の感覚チャネルを発見し、コミュニケーションパターンを開発し、遺伝性の複合行動となる運動パターンを作成し、進化するゲノム特性に基づいて異なる種を形成することができます。

初期実行からの観察

12時間の実行の1つでは、初期の30体のエージェントが7,000体以上に成長しました。シミュレーションは、ほとんどの個体群を一掃した20回以上の個体群危機と飢饉を経験し、その後、少数の生存者からの回復がありました。この期間中に18,000体以上のエージェントが死亡しました。

生存したエージェントは、より効率的なエネルギー消費を進化させ、不要な神経複雑さを剪定し、基本的なコミュニケーションを開発し、頻繁に繁殖しました。一部の系統は、脳容量を改善しながら皮質構造から完全に進化しました。他のケースでは、個体群は単一の生存者に崩壊し、その生存者が変異した子孫で世界を再び満たしました。

ダッシュボードとモニタリング

Werldには「Werld Observatory」と呼ばれるNext.jsダッシュボードが含まれており、以下をライブで表示します：

• 個体群動態
• 脳の複雑さメトリクス
• 種の軌跡
• 物語生成器
• ライブ世界地図可視化

プロジェクトステータス

プロジェクトはMITライセンスの下でオープンソースであり、GitHubで42のスターを持っています。作成者は、ローカルで実行すると大量のストレージを消費する可能性があると指摘しています。コードベースには、エージェント、ダッシュボード、エンジン、永続性、推論、システム、およびユーティリティディレクトリが含まれています。