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| 3Dバーチャルクリーチャー進化 | |
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 クリーチャーのスクリーンショットを表示する「3D バーチャル クリーチャー エボリューション」のタイトル画像。 | |
| 開発者 | リー・グラハム |
| プラットフォーム | マイクロソフトウィンドウズ、Linux |
| 入手可能な | 英語 |
| タイプ | シミュレーション |
| Webサイト | 3dvce.fandom.com/wiki/メインページ |
3D Virtual Creature Evolution（3Dバーチャルクリーチャーエボリューション、略称3DVCE）は、リー・グラハムが作成した人工進化シミュレーションプログラムです。[1]その目的は、与えられた環境でシステムによって生成され維持される人工生物の適応度関数を達成するための体制と戦略における共通テーマを視覚化して調査することです。このプログラムは、カール・シムズが1994年に開発した人工進化プログラム、Evolved Virtual Creatures からヒントを得ました。[2] [3]このプログラムは、ホームページからプログラムをダウンロードし、完了したシミュレーションから情報を返すボランティアによって運営されています。2013年3月4日現在、 Windows、MacOS、および場合によっては[説明が必要] Linuxでダウンロードできます。
設定
3DVCEは進化アルゴリズムを用いて進化をシミュレートします。ユーザーは、体型制限（体節タイプの最大数、分岐体節の長さと深さの制限、サイズの制限）と、体のサイズに応じて適応度スコアをスケールするかどうかを設定します。四肢の相互浸透もオプションで設定できます。繁殖／個体群設定には、各個体群のサイズと実行時間（各個体が適応度スコアを達成するために必要な時間）、繁殖する個体の割合（トーナメントサイズ）、有性生殖または無性生殖の割合、そして選択タイプが含まれます。交叉率は、親の交叉と突然変異によって生成される個体の割合を決定します。次に、体と脳の突然変異率が決定されます。生物の脳には、特定の数学的演算と値を割り当てることもできます。[4]
次に、適応度関数が決定される。人工生物の適応度スコアは、評価時間内に適応度目標をどれだけ達成したかによって決定される。適応度関数には、移動距離、最大高度、平均高度、「TOG」（生物が地面と接触している時間によって決定される）、および「球体」（生物が球体を捕獲して保持する能力によって決定される）が含まれる。これらの目標は個別化されておらず、適応度目標を決定するために特定の強度（適応度に影響を与えない0から最大の影響を与える1まで）に設定することができる。適応度関数が適用される世代も設定できる。次に、環境、すなわち「地形」が決定される。これには、平坦な平原、凹凸のある地形（生物の周囲に丘が生成され、生物の産卵地点からの距離に応じて傾斜が一定になる）、水（低重力シミュレータ、機能しない）、および「球体」（生物の頭上に球体が生成され、捕獲される）が含まれる。[5]
シミュレーション
シミュレーション内のすべては一人称視点で表示されます。設定が決定された後、第一世代はランダムに作成された個体から生成されます。すべての生物は同じ産卵点に出現し、関節で互いに接続したセグメントまたは直方体で構成されています。色はセグメントの種類にランダムに割り当てられます。セグメントの種類は、セグメントのサイズと関節によって決定されます。色はそれ以外のことを示すものではありません。これらの第一世代の生物は、適応度目標の影響を受けずにランダムに移動します。最大の適応度を持つ生物は繁殖し、次の世代はこの繁殖に基づいています。最終的に、個体群のパターンが形成され、適応度がさらに向上します。シミュレーション中に適応度関数を変更して環境の変化をシミュレートしたり、個々の実行を複製して異なる系統や種分化をシミュレートしたりできます。[6] [7]
3DVCEは進化研究だけに使えるわけではありません。グラフィックスや物理シミュレーションテストのためにオブジェクトを生成することもできます。これには、カメラから投げたり、生成地点に生成したりできる、あらかじめインストールされたブロック、球体、手榴弾、構造物が含まれます。人工重力も操作可能です。ランダムに生成されたクリーチャーやアーカイブされたクリーチャーも再生成して操作したり、表示したりできます。リー・グラハムはシミュレーションにターディスも組み込んでおり、ターディスに移動するたびにカメラを元の生成地点にテレポートさせることができます。[8]
生き物
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3DVCEでは収斂進化が頻繁に起こり、クリーチャーは適応度を最大化するために類似した構造と行動を形成します。二本腕ジャンパーは小さなコアと2つの大きな対称的な「翼」で構成され、ジャンプと距離の要求に応じて進化します。これらのクリーチャーは、手足を揺らしたり羽ばたかせたりすることで前進します。ジャンピングリボンとスプリングは、セグメントの連鎖で構成され、最大高度と距離に応じて進化します。体を縮めたり丸めたり伸ばしたりして空中に飛び上がります。ローリングリボンとスプリングは、前述のグループと非常に似ていますが、サイズが大きく、セグメントがより反復的です。平均的な高度、距離、そしてTOG（地面との接触）に応じて進化します。地面を転がり、頭を空中に打ち上げて高度を上げながら地面に触れ続けます。中には、円筒のように水平に転がるだけのクリーチャーもいます。単関節パワークリーチャーは、より不規則な構造を持ち、凹凸のある地形での距離に応じて進化します。背中には体を前に蹴り出す大きな節があるが、バランスが悪いため、つまずいた後に立ち上がったり、つまずくのを防いだりするのに体の残りの部分を使っている。
リー・グラハムが以前に説明した4つの主要なグループに必ずしも当てはまらない、他の多くの種類の生物も形成されます。背の高い棒状の生物も、最大限に成長するように進化します。一部のユーザーは、水シミュレーターを修正して、泳ぐ生物を進化させることに成功しています。他にも、複数のグループの特徴を共有する生物が進化する例が多くあります。現在、メインウェブサイトには220種類以上の生物がアーカイブされており、YouTubeの「Creature Mann」チャンネルでご覧いただけます。
参考文献
- ^ グラハム・リー、オッパチャー・フランツ。「淘汰と漂流による種分化」第11回IASTED国際人工知能・ソフトコンピューティング会議議事録。ACTAプレス。
- ^ Sims, Karl (1994). 「進化する仮想生物」(PDF) . SIGGRAPH '94 Proceedings . doi :10.1145/192161.192167.
- ^ シムズ、カール (1994). 「競争による3D形態と行動の進化」(PDF) .人工生命. 1 (4). MIT Press - Journals: 353– 372. doi :10.1162/artl.1994.1.4.353. ISSN 1064-5462. S2CID 3261121.
- ^ Heryadi, Yaya (2007)、「進化アルゴリズムを用いた二足歩行ジャンプ行動のシミュレーション」、ISSN 1978-774X
- ^ バリー・グリーン (2008年6月28日). 「TAM 6 ハイライト: 3DVCE-リー・グラハム」. オタワ・スケプティクス. 2011年4月10日閲覧。
- ^ モーガン、アビー（2008年9月7日）「巨人の肩の上に立つ：ビデオゲームは科学の実践と推進方法を変えている」SEED Magazine。2009年3月17日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2011年2月21日閲覧。
- ^ Dubrofsky, Elan (2008), Evolution Mutates Beyond Biology (PDF) , UBC, 2012年3月19日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ、 2011年9月6日閲覧。
- ^ 「ブルー・ストランド：進化したバーチャルクリーチャー」Penviv . 2011年4月10日閲覧。
