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1 Disciplina: Inteligência Artificial Vida Artificial Ano lectivo 2004/2005 U. B. I.

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1 1 Disciplina: Inteligência Artificial Vida Artificial Ano lectivo 2004/2005 U. B. I.

2 2 A Vida Artificial Introdução “Vida Artificial” foi primeiramente nomeada por Langton; Procuramos compreender a utilidade da Vida Artificial no contexto da vida contemporânea; Neste trabalho daremos certa primazia à comparação entre a Vida Artificial e a Vida Real. Introdução U. B. I.

3 3 O que é a Vida Artificial? Definição A Vida Artificial, ou Alife, é a ciência que pesquisa e realiza sistemas feitos pelo homem que simulem as propriedades básicas da vida; Resulta da convergência de várias áreas científicas; Actualmente este ramo da Vida Artificial encontra-se na fase de tentativa de sintetização de moléculas auto-replicativas, semelhantes ao RNA RNA; Esta ciência permite-nos testar teorias da Biologia e deu uma grande contribuição à matemática, nomeadamente a nível da Teoria do Caos. U. B. I. A Vida Artificial

4 4 Como funciona? O mundo funciona segundo um padrão matemático; Lorenz criou-a ao cometer um erro de arredondamento quando estudava fenómenos meteorológicos; O simples origina o complexo – Uma borboleta, ao bater as asas no Japão, causa um tornado na Indonésia. Princípios da Teoria do Caos Abordagem Bottom-Up; Comportamento Emergente (Efeito Borboleta); Tendência natural para a ordem. Funcionamento Teoria do Caos U. B. I. A Vida Artificial

5 5 Como funciona? São utilizados computadores sequenciais; Funciona com Algoritmos Evolutivos: Algoritmos Genéticos, Sistemas Classificatórios, Programação Evolutiva, Estratégia de Evolução Evolução ; A Biologia fornece as regras com que se regem os organismos; A Matemática Euclidiana formula as equações; A Química fornece as leis de interacção para sistemas mais complexos; A Psicologia dá-nos as leis de interacção entre seres. Funcionamento Informática e outras (cont.) U. B. I. A Vida Artificial

6 6 Vida artificial e Inteligência artificial são duas ciências distintas; A IA aplica-se na VA contribuindo para o realismo dos organismos; A VA pode ajudar a IA, criando, a partir de evolução natural, seres inteligentes. Vida Artificial e Inteligência Articial Vida Artificial e Inteligência Artificial U. B. I. A Vida Artificial

7 7 Como se compara a Vida Artificial à Vida Real O organismo vivo deve: Existir no espaço e no tempo; Apresentar auto-reprodução ou reproduzir-se noutro organismo; Armazenar informação sobre si próprio; Ter metabolismo; Agir no seu próprio ambiente; Ter partes inter-independentes; Manter a estabilidade durante as mudanças ambientais; Evoluir; Crescer e expandir-se. Vida Artificial e Vida Real Princípios Biológicos da Vida U. B. I. A Vida Artificial

8 8 Como se compara a Vida Artificial à Vida Real Código Genético: Genético: reproduzido por intermédio dos Algoritmos Genéticos, constituídos por uma parte que descodifica a informação e gera os mecanismos de reprodução, e outra que é a informação propriamente dita; Nutrição e Respiração: Respiração: como a função destes dois processos é a mesma, obter energia, eles não são distinguíveis em Vida Artificial; Hormonas Virtuais: Virtuais: o comportamento é resultado de muitas equações que simulam o funcionamento das hormonas, que podem simular ciclos (sexual, ontogénicos, entre outros) ou sentimentos (prazer, dor, medo, desejo); Formas de captação de estímulos: estas funções estão relacionadas com a linguagem e permitem o contacto com a sua realidade; Vida Artificial e Vida Real Reprodução dos Processos Bioquímicos Como no Sistema Tierra: A energia traduz-se no tempo de acesso ao processador; Os organismos evoluem de forma a obter o maior tempo de acesso possível; Nesta evolução os organismos evoluíram diminuindo as suas funções ou tomando o tempo de outros. Como em The Sims: Uma função, protegida da eliminação, que destrói os organismos quando o valor dela diminui abaixo de determinado valor; Quando os valores são baixos os seres procuram “comer” ou realizar qualquer acto que faça subir o valor. Como em Creatures: A fome não é regida por uma única equação, mas é o resultado de um conjunto de equações complexas; Existem hormonas virtuais cujos valores regulam o comportamento, que pode ser inato ou adquirido, inclusivé no processo da fome. U. B. I. A Vida Artificial

9 9 Como se compara a Vida Artificia à Vida Real Vida Artificial e Vida Real U. B. I. A Vida Artificial V VV Variabilidade de Espécies: em alguns sistemas existe uma só espécie, noutros existem desde logo várias espécies com diferentes complexidades e regras. Reprodução dos Processos Bioquímicos (cont.)

10 10 Como se compara a Vida Artificial à Vida Real Muitos sistemas não contêm qualquer interacção com o ambiente, outros têm uma interacção simples, por regras simples e unas, como a função de territorialidade, a comunicação e a locomoção. Comunicação; Formas de interacção; Aprendizagem. U. B. I. A Vida Artificial Vida Artificial e Vida Real Ambiente – Recriação e Interacção É amigo ou inimigo? Posso fazer sexo com ele? Posso comê-lo? Oral Físico Químico Simbiose: Benefício para ambos; Dependência Física; Rara porque seriam considerados como um só.Mutualismo: Benefício para ambos; Benefício para ambos; Sem dependência física; Sem dependência física; Muito comum na Vida Artificial. Muito comum na Vida Artificial. Comensalismo: Vantagens para um e indiferença para o outro; Vantagens para um e indiferença para o outro; Presente em alguns sistemas, mas é raro. Presente em alguns sistemas, mas é raro. Saprofitismo: Alimenta-se de restos mortos; Bastante comum em variados sistemas. Parasitismo: Um dos seres tem vantagem, o outro fica prejudicado; Um dos seres tem vantagem, o outro fica prejudicado; Bastante comum, nomeadamente a nível do Sistema Tierra. Bastante comum, nomeadamente a nível do Sistema Tierra. Competição: Dois seres lutam pelo mesmo objectivo; Dois seres lutam pelo mesmo objectivo; Um sai prejudicado; Um sai prejudicado; Relação mais comum em ambas as vidas. Relação mais comum em ambas as vidas. Intuição Tentativa e Erro Instrução Observação

11 11 Como se compara a Vida Artificial e a Vida Real Mutação: Mutação: Ocorre nos sistemas artificiais através da substituição, exclusão ou cópia de um bit (quando um 0 se torna um 1 ou vice versa) ; Crossing Over: Over: Pode acontecer o cruzamento de informação nos sistemas artificiais de forma similar ao Crossing Over natural; Selecção Natural: Natural: utilizam-se os Sistemas Classificatórios que seleccionam os seres com maior capacidade de resolução de problemas, eliminando os mais fracos; Programação Evolutiva: Evolutiva: é diferente da evolução natural, dando-se no sentido Top-Down, filtrando-se as melhores regras que possibilitem resolver determinado problema, conferindo objectivo à evolução; Estratégias de evolução: evolução: as regras são muitas e muito complexas, podendo os indivíduos não ser eliminados só porque não possibilitam a resolução de qualquer problema, como por outras razões (como falta de energia). Vida Artificial e Vida Real Reprodução e Evolução U. B. I. A Vida Artificial

12 12 Mas onde podemos encontrar a vida artificial? Podemos dividir em dois tipos: Singulares: Robótica; Vírus; Modelo COG; Em comunidade: The Sims; Creatures; Formigas; Floyds; Boids; Sistema Tierra; Exemplos de Vida Artificial U. B. I. A Vida Artificial

13 13 Mas onde podemos encontrar a vida artificial? Exemplos de Vida Artificial U. B. I. A Vida Artificial Boids Criados por Craig Reynolds; Simulam o voô dos pássaros segundo regras simples; Simulam o voô dos pássaros segundo regras simples; Alguns biólogos creiem que são as mesmas regras que regem os verdadeiros pássaros. Alguns biólogos creiem que são as mesmas regras que regem os verdadeiros pássaros. Vírus Apesarde não terem sido criados com esse objectivo, cumprem as leis biológicas da vida. Apesar de não terem sido criados com esse objectivo, cumprem as leis biológicas da vida. Creatures Jogo com diversas espécies, um ambiente rico em interacções e criaturas que dispões de meios de aprendizagem; Há evolução e sistema de hormonas; Há evolução e sistema de hormonas; Algumas das criaturas desenvolvem um cultura e linguagem. Algumas das criaturas desenvolvem um cultura e linguagem. The Sims Programa com finalidade lúdica que dispensa apresentações; O comportamento é ditado por funções de causa-efeito simples, sem simulação de hormonas. O comportamento é ditado por funções de causa-efeito simples, sem simulação de hormonas.

14 14 Mas onde podemos encontrar a vida artificial? Exemplos de Vida Artificial U. B. I. A Vida Artificial Formigas em comunidade Quando duas formigas se reproduzem, cria-se uma nova formiga com caracteristicas similares às dos pais.

15 15 O que podemos esperar dela? Possivelmente ter-se-à que desenvolver um linguagem ternária para a existência do talvez; A Vida Artificial pode ajudar a descobrir a Inteligência Artificial e mesmo o modo como funcionam alguns processos da Vida Real; Se conseguirmos reproduzir fielmente o organismo humano, poderemos criar máquinas tão geniais como Einstein ou mesmo inspiradas como Camões ou Shakespeare; Há quem acredite que iremos perder a nossa superioridade para as máquinas; Outros creêm que elas nos irão venerar como criadores; Num futuro mais imediato, áreas que dela beneficiarão são a indústria da animação gráfica, jogos e cinematográfica. Futuro da Vida Artificial U. B. I. A Vida Artificial

16 16 George Dyson dizia “No jogo da vida há três jogadores na mesa, os seres humanos, a natureza e as máquinas. Eu estou firmemente do lado da natureza, mas a natureza, suspeito eu, está do lado das máquinas”. E as máquinas, de que lado estarão? E se for assim, devemos continuar a construir aquilo que provocará a nossa destruição? Teremos direito de usar máquinas com emoções como se fossem… máquinas? Teremos direito de usar máquinas com emoções como se fossem… máquinas? Irão elas tirar-nos algo importante, como a superioridade, ou a vida? Irão elas tirar-nos algo importante, como a superioridade, ou a vida? Teremos o direito de criar seres sem saber as consequências dessa criação, tanto para nós como para eles? Teremos o direito de criar seres sem saber as consequências dessa criação, tanto para nós como para eles? Quais são os nossos direitos? E os deles? U. B. I. A Vida Artificial Questões Éticas

17 17 Comparou-se o funcionamento da Vida Artificial com a Vida Real; Estas duas aproximam-se bastante; A vida Artificial encontra-se em evolução e um dia poderá mesmo ser considerada vida por todos. U. B. I. A Vida Artificial Conclusão


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