人工生物のための形態創発に関する基礎研究

摘要

近年, 計算機技術の発展により, グラフィックスの描画, 処理能力が向上している. それに伴い, 人工生物を用いた三次元アニメーションの生成や, 物理環境下でのシミュレーションによる行動獲得実験の研究が多く行われている. そのような人工生物の生成には, 環境が動的であること, また環境と人工生物自身との相互作用が考慮されるため, 進化的計算が有力である. 進化方法としては, 自然界の生物に倣い, 行動と形態の共進化が注目されている.このような背景から, 人工生物の行動進化, さらに形態進化に関する研究が一層重要視されている. また, 人工生物だけでなく,モジュラーロボットの設計にも共進化が取り入れられている. しかし, 従来の研究では, 人工生物の形態に着目した進化を扱った例は少ない. 人工生物を構成するプリミティブは, 形状が全て統一されており, その構成数も少ない. また, プリミティブの接続方法も, 特定の位置に限定されていることが多い. そのため, 行動進化に比べ, 形態進化は多くの制約が依然として課せられている.そこで, 本研究では, 人工生物の形態の表現性に着目し, 三次元物理環境における人工生物の形態と行動の共進化を行う. 形態の表現性を高めることにより, 求められるタスクに対して, より最適な人工生物を生成できると推測される. 進化的計算により生成するため, 人工生物の形態と行動の遺伝子型と, その表現に基づく共進化方法を提案した. また, 形態の表現性として本研究では, 特に関節の自由度と位置について注目した. 簡単なタスクを獲得する数値シミュレーション実験を行い, 生成された人工生物の挙動や形態を解析し, 遺伝子型の違いによる人工生物の特徴をする.