Геномное управление морфогенезом агентов в виртуальной "физически-корректной" среде
На базі аналізу процесу морфогенезу реальних біологічних організмів сформульовано основні принципи моделювання геномного керування морфогенезом віртуального агента у "фізично-коректному" середовищі. Розроблено модель геному складного тіла агента, що складається з різних функціональних підс...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Кибернетика и системный анализ |
|---|---|
| Datum: | 2008 |
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України
2008
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/71997 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Геномное управление морфогенезом агентов в виртуальной "физически-корректной" среде / З.В. Нагоев // Кибернетика и системный анализ. — 2008. — № 2. — С. 42-54. — Бібліогр.: 26 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860032997113200640 |
|---|---|
| author | Нагоев, З.В. |
| author_facet | Нагоев, З.В. |
| citation_txt | Геномное управление морфогенезом агентов в виртуальной "физически-корректной" среде / З.В. Нагоев // Кибернетика и системный анализ. — 2008. — № 2. — С. 42-54. — Бібліогр.: 26 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Кибернетика и системный анализ |
| description | На базі аналізу процесу морфогенезу реальних біологічних організмів сформульовано основні принципи моделювання геномного керування морфогенезом віртуального агента у "фізично-коректному" середовищі. Розроблено модель геному складного тіла агента, що складається з різних функціональних підсистем, та алгоритм таймінгу генетично обумовлених процесів переродження і розподілу макроклітин агента. Задачу формування агентів з морфологією локально оптимальної для даного середовища проживання сформульовано як задачу багатоступеневої оптимізації в генетичному алгоритмі з цільовою функцією максимізації тривалості життя агентів, обмеженнями, пов'язаними з "фізичною коректністю" середовища та дефіцитом енергії в середовищі, і хромосомами - геномами агентів.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:52:46Z |
| format | Article |
| fulltext |
ÓÄÊ 004.8
Ç.Â. ÍÀÃÎÅÂ
ÃÅÍÎÌÍÎÅ ÓÏÐÀÂËÅÍÈÅ ÌÎÐÔÎÃÅÍÅÇÎÌ ÀÃÅÍÒÎÂ
 ÂÈÐÒÓÀËÜÍÎÉ «ÔÈÇÈ×ÅÑÊÈ-ÊÎÐÐÅÊÒÍÎÉ» ÑÐÅÄÅ
Êëþ÷åâûå ñëîâà: èñêóññòâåííûé èíòåëëåêò, âèðòóàëüíûå àãåíòû, âèðòóàëü-
íûå ôèçè÷åñêè-êîððåêòíûå ñðåäû, ìîðôîãåíåç àãåíòîâ, ãåíîìíîå óïðàâëåíèå,
ãåíåòè÷åñêèå àëãîðèòìû.
ÂÂÅÄÅÍÈÅ
Çàäà÷à ãåíîìíîãî óïðàâëåíèÿ ìîðôîãåíåçîì òåëåñíûõ àãåíòîâ (embodied
agents) â âèðòóàëüíîé «ôèçè÷åñêè-êîððåêòíîé» ñðåäå (ÂÔÊÑ) âîçíèêàåò â ñâÿ-
çè ñ íåîáõîäèìîñòüþ ìîäåëèðîâàíèÿ ýâîëþöèè â ñîîáùåñòâàõ âèðòóàëüíûõ
àãåíòîâ [1–3]. Èäåÿ èñïîëüçîâàíèÿ ýâîëþöèîííîãî àëãîðèòìà â ìóëüòèàãåí-
òíîé ñèñòåìå äëÿ îïòèìèçàöèè ïîïóëÿöèè ïî ñîâîêóïíîñòè êàêèõ-ëèáî ïðè-
çíàêîâ íå íîâà [4, 5]. Â íàñòîÿùåå âðåìÿ ìîäåëèðîâàíèå åñòåñòâåííîãî îòáîðà
(ÅÎ) ÿâëÿåòñÿ îñíîâîé ýâîëþöèîííîãî ïîäõîäà â çàäà÷àõ òàêèõ íàïðàâëåíèé
èíôîðìàòèêè, êàê èñêóññòâåííûé èíòåëëåêò [6], èñêóññòâåííàÿ æèçíü
(Artificial Life) [7], òåëåñíîå ïîçíàíèå (Embodied Cognition) [8]. Â ýòèõ îáëàñ-
òÿõ ÅÎ èñïîëüçóåòñÿ äëÿ àíàëèçà è ñèíòåçà ñâÿçåé àãåíòîâ ñî ñðåäîé îáèòà-
íèÿ, ìîäåëèðîâàíèÿ âàðèàòèâíîñòè è ìíîãîïîêîëåííîé îïòèìèçàöèè.  êà÷åñ-
òâå ââåäåíèÿ â ýâîëþöèîííóþ êèáåðíåòèêó (òåðìèí, ïðèìåíÿåìûé â îòå÷åñ-
òâåííîé íàóêå) ìîæíî, íàïðèìåð, ðåêîìåíäîâàòü ðàáîòû [1, 9]. Ãåíåòè÷åñêèå
àëãîðèòìû [10] ïðèìåíÿþòñÿ òàêæå â çàäà÷àõ ïðîåêòèðîâàíèÿ êîìïüþòåðíûõ
ïðîãðàìì, ðåàëüíûõ óñòðîéñòâ è âèðòóàëüíîãî ïðîòîòèïèðîâàíèÿ [11].
Ñóùåñòâåííîå ðàçâèòèå ýòîò ïîäõîä ïîëó÷èë â òàêîì âàæíîì ïðèêëàäíîì
íàïðàâëåíèè, êàê ýâîëþöèîííàÿ ðîáîòîòåõíèêà (Evolutionary Robotics) [12].
Îñíîâíàÿ çàäà÷à ýâîëþöèîííîé ðîáîòîòåõíèêè, ðåøåíèþ êîòîðîé ïîñâÿùå-
íî ìíîãî èçâåñòíûõ ðàáîò, — ýòî èññëåäîâàíèå âîçìîæíîñòè ñèíòåçà ñèñòåìû
óïðàâëåíèÿ (êàê ïðàâèëî, íåéðîñåòåâîé) ðîáîòà èëè àãåíòà «åñòåñòâåííûì» ýâî-
ëþöèîííûì ïóòåì [13]. Òåì íå ìåíåå, èìåííî â ýòîé îáëàñòè, íà íàø âçãëÿä, ê
íàñòîÿùåìó âðåìåíè ïîëó÷åí ðÿä íàèáîëåå çíà÷èìûõ ðåçóëüòàòîâ ïî ýâîëþöè-
îííîìó ìîðôîãåíåçó [14]. Çàäà÷à ýâîëþöèîííîãî ñèíòåçà ñèñòåìû óïðàâëåíèÿ
ðîáîòîì îïðåäåëåííîé ìîðôîëîãèè (ñòðîåíèÿ), êàê è çàäà÷à ñèíòåçà ñàìîé ìîð-
ôîëîãèè ðîáîòà, ïðèîáðåòàþò àêòóàëüíîñòü â ýâîëþöèîííîé ðîáîòîòåõíèêå ïðå-
æäå âñåãî â ñâÿçè ñ ðàçâèòèåì âèðòóàëüíîãî ìîäåëèðîâàíèÿ è, â ÷àñòíîñòè, âèð-
òóàëüíûõ «ôèçè÷åñêè-êîððåêòíûõ» ñðåä (physically-correct virtual environments)
[15]. Ïðèâëåêàòåëüíîñòü èìèòàöèîííîãî ìîäåëèðîâàíèÿ â ïîäîáíûõ ñðåäàõ ñâÿ-
çàíà, â ïåðâóþ î÷åðåäü, ñ âîçìîæíîñòüþ îñóùåñòâëåíèÿ ýêñïåðèìåíòîâ íà âèð-
òóàëüíîì ïðîòîòèïå ðîáîòà ñ ïîñëåäóþùåé àäàïòàöèåé (ïåðåíîñîì) ïîëó÷åííûõ
ðåçóëüòàòîâ äëÿ ðåàëüíîãî ðîáîòà. Ïðè ýòîì äîðîãîñòîÿùåå îáîðóäîâàíèå íå ïîä-
âåðãàåòñÿ ðèñêó ïîâðåæäåíèÿ â ñåðèè ýâîëþöèîííûõ ýêñïåðèìåíòîâ (íàïðèìåð, ïðè
ñòîëêíîâåíèÿõ ñ ïðåïÿòñòâèÿìè). Ê òîìó æå òàêèå ñåðèè ýâîëþöèîííûõ âû÷èñëå-
íèé, êàê ïðàâèëî, ñ ïîìîùüþ âèðòóàëüíîé ìîäåëè (ïîñòðîåííîé íà áàçå ïîëíîñòüþ
óïðàâëÿåìîãî è íàñòðîåííîãî äëÿ ðåøåíèÿ êîíêðåòíîé çàäà÷è «ôèçè÷åñêîãî
äâèæêà») ìîãóò áûòü îñóùåñòâëåíû ãîðàçäî áûñòðåå, ÷åì â ñëó÷àå ýêñïåðèìåíòîâ
ñ ðåàëüíûìè ðîáîòàìè â ðåàëüíûõ ôèçè÷åñêèõ óñëîâèÿõ [16].
42 ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2008, ¹ 2
© Ç.Â. Íàãîåâ, 2008
 ñâîþ î÷åðåäü, íåèçáåæíûå îãðàíè÷åíèÿ íà ôèçè÷åñêóþ êîððåêòíîñòü (ñî-
ñòàâ è òî÷íîñòü ðåàëèçàöèè ýìóëèðóåìûõ âèðòóàëüíîé ñðåäîé ôèçè÷åñêèõ çàêî-
íîâ) äàííîãî «äâèæêà» è ñóùåñòâåííûå âû÷èñëèòåëüíûå çàòðàòû ïðèâîäÿò, ñ îä-
íîé ñòîðîíû, ê òðóäíîñòÿì ïåðåíîñà ðåçóëüòàòîâ ìîäåëèðîâàíèÿ â ðåàëüíóþ ñðå-
äó, à ñ äðóãîé — ïîðîæäàþò çàäà÷ó ýâîëþöèîííîãî ñèíòåçà ìîðôîëîãèé,
îïòèìàëüíûõ äëÿ äàííîé êîíêðåòíîé âèðòóàëüíîé ñðåäû (êîíêðåòíîãî «ôèçè-
÷åñêîãî äâèæêà») ïî òàêèì ïàðàìåòðàì êàê ñëîæíîñòü, ôóíêöèîíàëüíîñòü,
ýêâèâàëåíòíîñòü ðåàëüíîìó ïðîòîòèïó.
Ê íàñòîÿùåìó âðåìåíè îñóùåñòâëåíû äîñòàòî÷íî ìíîãî÷èñëåííûå è óñïåøíûå
ïîïûòêè ñèíòåçà ñèñòåì óïðàâëåíèÿ äëÿ ðîáîòîâ ðàçëè÷íîé ñëîæíîñòè â ðàìêàõ
ïîäõîäà ýâîëþöèîííîé ðîáîòîòåõíèêè [13–15]. Â ðàáîòàõ Õîðíáè, Ëèïñîíà è Ïîë-
ëàêà äàþòñÿ ïðèìåðû ýâîëþöèîííîãî ôîðìèðîâàíèÿ êàê ñèñòåìû óïðàâëåíèÿ, òàê è
ìîðôîëîãèè ðîáîòîâ â âèðòóàëüíîé ñðåäå ñ ïîñëåäóþùåé àäàïòàöèåé ðåçóëüòàòîâ
ìîäåëèðîâàíèÿ äëÿ îáó÷åíèÿ ðåàëüíûõ ðîáîòîâ íàâèãàöèè íà ïëîñêîñòè [17, 18]. Íà-
èáîëåå ïåðñïåêòèâíûì â íàñòîÿùåå âðåìÿ ñ÷èòàåòñÿ òàê íàçûâàåìûé êîýâîëþöèîí-
íûé ïîäõîä (co-evolution), êîòîðûé ñîâìåùàåò â åäèíîì ïðîöåññå ôîðìèðîâàíèå ìîð-
ôîëîãèè ðîáîòîâ ñ ïîìîùüþ èìèòàöèîííîãî ìîäåëèðîâàíèÿ è ñèíòåç óïðàâëÿþùèõ
ñèñòåì íà îñíîâå ýâîëþöèè ïîïóëÿöèé ðåàëüíûõ ðîáîòîâ (embodied evolution) [14].
Àãåíòû â ôèçè÷åñêè-êîððåêòíûõ ñðåäàõ — îòíîñèòåëüíî íîâîå íàïðàâëåíèå â
ìóëüòèàãåíòíûõ ñèñòåìàõ [6, 8, 19]. Â ïèîíåðñêîé ðàáîòå Êàðëà Ñèìçà [5], ïðåäñòàâ-
ëåííîé íà êîíôåðåíöèè Siggraph â 1994 ã., ðàññìàòðèâàëèñü âèðòóàëüíûå ñóùåñòâà
(virtual creatures), êîòîðûå ìîãëè ïåðåìåùàòüñÿ è âûñòðàèâàòü îïðåäåëåííóþ ëèíèþ
ïîâåäåíèÿ â èìèòèðóåìîì òðåõìåðíîì ôèçè÷åñêîì ìèðå. Ñèìç èñïîëüçîâàë ãåíåòè-
÷åñêèå àëãîðèòìû êàê äëÿ èçìåíåíèÿ ìîðôîëîãèè àãåíòîâ, òàê è äëÿ ïîñòðîåíèÿ èõ
ñèñòåìû óïðàâëåíèÿ. Àãåíòû áûëè ñïîñîáíû îñóùåñòâëÿòü ðàçëè÷íûå äåéñòâèÿ —
îò ïðîñòîãî ïåðåìåùåíèÿ ïî ìèðó äî ñëîæíîãî ñîðåâíîâàòåëüíîãî ïîâåäåíèÿ â
áîðüáå ñ äðóãèìè àãåíòàìè çà âëàäåíèå ïðåäìåòàìè. Ñèñòåìà óïðàâëåíèÿ âèðòóàëü-
íîãî àãåíòà ïîëó÷àëà ñåíñîðíóþ èíôîðìàöèþ èç ñðåäû è ãåíåðèðîâàëà ñîîòâåòñòâó-
þùèé ìîòîðíûé âûõîä. Òðåáîâàíèÿ ê ðåñóðñàì áûëè äîñòàòî÷íî âûñîêè, ïîýòîìó
ñèñòåìà äåìîíñòðèðîâàëàñü íà ñóïåðêîìïüþòåðå Connection Machine.
Ïîñëåäîâàâøèå çà ýòîé ðàáîòîé ìíîãî÷èñëåííûå àíàëîãèè (Gene Pool,
Darwin Pond, Virtual Life, Morph Engine è äð.) â öåëîì, íà íàø âçãëÿä, îòëè÷àëèñü
òîëüêî áîëåå èëè ìåíåå âàæíûìè äåòàëÿìè ðåàëèçàöèè («ôèçè÷åñêèé äâèæîê»,
ñïîñîá ïðåäñòàâëåíèÿ ãåíîìà, êîíñòðóêòèâíûå ýëåìåíòû, òèï è ñîñòàâ
íåéðîííûõ ñåòåé è ò.ä.) [20–22].
Äëÿ âñåõ óïîìÿíóòûõ ñèñòåì ýâîëþöèîííîãî ìîðôîãåíåçà, íà íàø âçãëÿä,
õàðàêòåðíû ìîäóëüíîñòü ïðèìèòèâîâ (ñòðîèòåëüíûõ áëîêîâ îðãàíèçìà) è îãðà-
íè÷åííûé íàáîð âîçìîæíûõ ñâÿçåé. Îòìåòèì, ÷òî íàëè÷èå îïðåäåëåííûõ ñòðóê-
òóðíûõ ýëåìåíòîâ ñ çàðàíåå îïðåäåëåííîé ôóíêöèîíàëüíîñòüþ ïðèâîäèò ê òîìó,
÷òî ãåíîì ñòàíîâèòñÿ ôàêòè÷åñêè äîñòàòî÷íî æåñòêîé ñõåìîé ñáîðêè àãåíòà, çà-
òðóäíÿÿ «ïðèñïîñàáëèâàåìîñòü» ìîðôîëîãèè àãåíòà ê óñëîâèÿì ñðåäû. Íàïðè-
ìåð, â ðàáîòå Ñèìçà [5] â êà÷åñòâå ãåíîìà èñïîëüçóþòñÿ îðèåíòèðîâàííûå öèê-
ëè÷åñêèå ãðàôû, à Ïîëëàê è Õîðíáè [17, 18] ïðèìåíÿþò ïîðîæäàþùèå
ñïåöèôèêàöèè äëÿ èåðàðõè÷åñêèõ ìîäóëüíûõ ñòðóêòóð (L-ñèñòåìû).
 ñëó÷àå ýâîëþöèîííîé ðîáîòîòåõíèêè íåêîòîðûå èç óêàçàííûõ îãðàíè÷å-
íèé îïðàâäàíû òðåáîâàíèÿìè ïîñëåäóþùåé ðåàëèçàöèè âèðòóàëüíîãî ïðîòîòèïà
â óñëîâèÿõ ðåàëüíîãî ïðîèçâîäñòâà. Îäíàêî â ìîäåëÿõ èñêóññòâåííîé æèçíè è
èñêóññòâåííîãî èíòåëëåêòà ïðåîäîëåíèå ýòèõ îãðàíè÷åíèé ïîçâîëèò ðåçêî ïîâû-
ñèòü âàðèàòèâíîñòü ýâîëþöèîííûõ âû÷èñëåíèé è óðîâåíü ïðèñïîñîáëåííîñòè
ñèíòåçèðîâàííûõ àãåíòîâ ê óñëîâèÿì, çàäàâàåìûì êîíêðåòíîé âèðòóàëüíîé
ñðåäîé.
ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2008, ¹ 2 43
 Èíñòèòóòå èíôîðìàòèêè è ïðîáëåì ðåãèîíàëüíîãî óïðàâëåíèÿ Êàáàðäè-
íî-Áàëêàðñêîãî íàó÷íîãî öåíòðà (ÊÁÍÖ) ÐÀÍ â òå÷åíèå ðÿäà ëåò ðàçðàáàòûâàåò-
ñÿ ñèñòåìà «Ñîñðóêî», êîòîðàÿ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé èíòåðàêòèâíóþ âèðòóàëüíóþ
ìóëüòèàãåíòíóþ ñðåäó äëÿ èññëåäîâàíèÿ ïðîöåññîâ ôîðìèðîâàíèÿ èíòåëëåêòó-
àëüíîãî ïîâåäåíèÿ òåëåñíûõ àãåíòîâ [23, 24]. Â òàêîé ñèñòåìå àãåíòû ñèíòåçèðó-
þòñÿ íà îñíîâå ãåíîìà, â êîòîðîì õðàíèòñÿ íàñëåäñòâåííàÿ èíôîðìàöèÿ. Â íà-
ñòîÿùåé ñòàòüå ðàññìàòðèâàåòñÿ àëãîðèòì ãåíîìíîãî óïðàâëåíèÿ ìîðôîãåíåçîì,
÷àñòè÷íî ðåàëèçîâàííûé â ñèñòåìå. Ïðèâåäåì íåêîòîðûå îòëè÷èÿ ïðåäëàãàåìîãî
ïîäõîäà îò èññëåäîâàíèé, âûïîëíåííûõ ðàíåå.
1. Ãåíîì óïðàâëÿåò ìîðôîãåíåçîì îðãàíèçìà àãåíòà íà ïðîòÿæåíèè âñåé åãî
æèçíè (îò ôîðìèðîâàíèÿ çèãîòû äî ìîìåíòà ñìåðòè).
2. Ìîðôîãåíåç (ðîñò è ðàçâèòèå òåëà àãåíòà) îñóùåñòâëÿåòñÿ íà îñíîâå íàè-
ìåíüøèõ (ìèíèìàëüíûõ) äàëåå íåäåëèìûõ êîíñòðóêòèâíûõ ýëåìåíòîâ, ðàññìàò-
ðèâàåìûõ â âèðòóàëüíîé ñðåäå (â îòëè÷èå îò ìîäóëåé, êîòîðûå ïî îïðåäåëåíèþ
ÿâëÿþòñÿ êðóïíåå ìèíèìàëüíîãî ýëåìåíòà ñðåäû); îñíîâíîå ñîäåðæàíèå ãåíîì-
íîãî óïðàâëåíèÿ ñîñòîèò â îïðåäåëåíèè ïîñëåäîâàòåëüíîñòè ôîðìèðîâàíèÿ
÷àñòåé òåëà àãåíòà èç ýòèõ ìèíèìàëüíûõ êîíñòðóêòîâ.
3. Îñíîâíîé öåëüþ ðàáîòû âñåé ñèñòåìû ÿâëÿåòñÿ ôîðìèðîâàíèå èíòåëëåê-
òóàëüíîãî («ðàçóìíîãî») ïîâåäåíèÿ, êîòîðîå ôîðìèðóåòñÿ íà ïðîòÿæåíèè âñåé
æèçíè àãåíòà â íåïðåðûâíîì âçàèìîäåéñòâèè ñ äðóãèìè àãåíòàìè è ïîëüçîâàòå-
ëÿìè, òîãäà êàê ãåíåòè÷åñêîå óïðàâëåíèå èñïîëüçóåòñÿ òîëüêî äëÿ ôîðìèðîâàíèÿ
òåëà (è îïîñðåäîâàííî — áàçîâûõ ôóíêöèîíàëüíûõ âîçìîæíîñòåé). Òàê, â çàâè-
ñèìîñòè îò ñîöèàëüíîãî îêðóæåíèÿ àãåíòû ñ îäèíàêîâûì ãåíîòèïîì ìîãóò äîñ-
òèãàòü ñîâåðøåííî ðàçíûõ óðîâíåé èíòåëëåêòóàëüíîãî ðàçâèòèÿ, íî ïðè ýòîì èõ
ìîðôîëîãè÷åñêîå ðàçâèòèå áóäåò ðàçëè÷àòüñÿ âåñüìà íåçíà÷èòåëüíî.
4. Ðîäèòåëè àãåíòà âñòóïàþò â áðàê â ðåçóëüòàòå ñëîæíîãî ñîöèàëüíîãî ïî-
âåäåíèÿ, à íå ïðîñòîãî ðàíæèðîâàíèÿ ïî òèïó ãåíåòè÷åñêîãî àëãîðèòìà.
5. Ðîäèòåëè àãåíòà ïðîäîëæàþò æèòü â òîé ñðåäå, ÷òî è èõ äåòè, îñóùå-
ñòâëÿÿ ïðè ýòîì ñîöèàëüíûå ðîäèòåëüñêèå ôóíêöèè.
6. Ôóíêöèîíàëüíûå âîçìîæíîñòè àãåíòà íåïîñðåäñòâåííî çàâèñÿò îò ñâîéñòâ
è ïðîñòðàíñòâåííîãî âçàèìîðàñïîëîæåíèÿ îòäåëüíûõ ìàêðîêëåòîê, ÷òî ôàêòè-
÷åñêè ãîâîðèò î ãåíîìíîì óïðàâëåíèè íå òîëüêî ìîðôîãåíåçîì, íî è ôóíêöèî-
íàëüíîñòüþ àãåíòà â ñàìîì øèðîêîì ñìûñëå.
Ýòè óíèêàëüíûå îòëè÷èÿ â áîëüøåé ñòåïåíè ðåàëèçóþò êîíöåïöèþ ãåíîòè-
ïà, êîòîðàÿ áîëåå ñâîéñòâåííà ðåàëüíûì áèîëîãè÷åñêèì îðãàíèçìàì, ÷åì òðàäè-
öèîííûì ãåíåòè÷åñêèì àëãîðèòìàì.
Ñåðüåçíîé ïðåäïîñûëêîé íà ïóòè ñîçäàíèÿ ïîäîáíîé ñèñòåìû ìû ñ÷èòàåì
ðàçðàáîòêó ìîäåëè ãåíîìíîãî óïðàâëåíèÿ ìîðôîãåíåçîì àãåíòà íà ïðîòÿæåíèè
åãî æèçíè. ×òîáû ñôîðìóëèðîâàòü ýòó çàäà÷ó, ðàññìîòðèì áîëåå ïîäðîáíî
ìîäåëè ñðåäû è àãåíòà.
1. ÂÈÐÒÓÀËÜÍÎÅ «ÔÈÇÈ×ÅÑÊÈ-ÊÎÐÐÅÊÒÍÎÅ» ÏÐÎÑÒÐÀÍÑÒÂÎ
Ðàññìîòðèì ÂÔÊÑ W w wz� { }1, ,� , ãäå wi — òàê íàçûâàåìûé ìàêðîàòîì —
ìèíèìàëüíûé äèñêðåòíûé ýëåìåíò, ìîäåëèðóþùèé ÷àñòü ìàòåðèè ðåàëüíîãî
ìèðà, êîòîðûé õàðàêòåðèçóåòñÿ âåêòîðîì ñâîéñòâ Q qsub qsubmi
i i( , , )1 � . Ñâî-
éñòâà, â ÷àñòíîñòè, ïîäðàçäåëÿþòñÿ íà ôèçè÷åñêèå, êîòîðûå ó÷àñòâóþò â ìîäå-
ëèðîâàíèè ôèçè÷åñêèõ çàêîíîâ, è íà ñåíñîðíûå, êîòîðûå ìîãóò íåïîñðå-
äñòâåííî âîñïðèíèìàòüñÿ ïîëüçîâàòåëåì è äðóãèìè àãåíòàìè. Ìàêðîàòîìû íå
èìåþò ðàçìåðîâ, íî îáëàäàþò ìàññîé. Ñðåäíåå ðàññòîÿíèå ìåæäó íèìè
âíóòðè óñòîé÷èâîãî ïðåäìåòà ïðèíèìàåòñÿ ðàâíûì 1 ìì.
44 ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2008, ¹ 2
Ìàêðîàòîìû âçàèìîäåéñòâóþò ìåæäó ñîáîé ïî çàêîíó Ãóêà. Â ñèñòåìå òàê-
æå ðåàëèçîâàíû çàêîíû Íüþòîíà è äåéñòâóþò ñèëû òÿæåñòè.
Óðàâíåíèÿ äâèæåíèÿ ñèñòåìû çàïèñûâàþòñÿ â âèäå
dsup
dtsup
r t
m
F r r w w r r
i
i j
R i j i j i j2
2
1
( )
( ( ), , )( )
�
� �
�
Norm
Norm ( )r r
F
i j
Exi
�
�
�
�
�
�
�
�
,
t t� 0 , j j ScGr j ii
�
�Neighbour { | , Norm }( )r r di j� � , d � 0, i ScGr
,
ãäå mi — ìàññà ìàêðîàòîìà wi ; ri — ðàäèóñ-âåêòîð, çàäàþùèé êîîðäèíàòû
ìàêðîàòîìà wi ; FExi — âíåøíÿÿ ñèëà, äåéñòâóþùàÿ íà wi ; FR — ñèëà âçàè-
ìîäåéñòâèÿ ìåæäó ìàêðîàòîìàìè (çàäàåòñÿ òàáëè÷íî äëÿ ðàçíûõ âèäîâ ìàòå-
ðèàëîâ); ScGr — ãðàô ñöåíû, â óçëàõ êîòîðîãî íàõîäÿòñÿ ìàêðîàòîìû. Ìîäåëü
ðàáîòàåò â äèñêðåòíîì âðåìåíè ñ øàãîì �. Îáùåå âðåìÿ ðàáîòû ñèñòåìû â
ìîìåíò âðåìåíè t ðàâíî ïðîèçâåäåíèþ �t, t �1 2, ,�
Âèðòóàëüíóþ ôèçè÷åñêè-êîððåêòíóþ ñðåäó, îáëàäàþùóþ òàêèìè ñâîéñòâàìè,
áóäåì íàçûâàòü âèðòóàëüíûì ôèçè÷åñêè-êîððåêòíûì ïðîñòðàíñòâîì (ÂÔÊÏ). Òà-
êèì îáðàçîì, ÂÔÊÏ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé èìèòàöèîííóþ ñðåäó, ìîäåëèðóþùóþ â
ïñåâäîðåàëüíîì âðåìåíè ïðîñòðàíñòâåííîå ðàñïðåäåëåíèå, íåêîòîðûå ñâîéñòâà è
ýëåìåíòû äèíàìèêè ðåàëüíûõ îáúåêòîâ ñ ïîìîùüþ äèñêðåòèçàöèè íà îñíîâå ñèñòå-
ìû ÷àñòèö. ÂÔÊÏ ÿâëÿåòñÿ ñðåäîé ïîãðóæåíèÿ ìóëüòèàãåíòíîé ñèñòåìû, çàäàþùåé
îãðàíè÷åíèÿ íà äåéñòâèÿ àãåíòîâ â âèäå èìèòèðóåìûõ ôèçè÷åñêèõ çàêîíîâ. Òàêàÿ
ñðåäà ìîæåò áûòü ýôôåêòèâíî ðåàëèçîâàíà, íàïðèìåð, ñ èñïîëüçîâàíèåì ñïåöèôè-
êàöèè íà îñíîâå áàçîâûõ ïðîòîêîëîâ, îïèñàííîé â [25]. Ïîäðîáíàÿ èíôîðìàöèÿ î
ÂÔÊÏ äàíà â [24, 26].
Ñðåäè ïðî÷èõ êîìïîíåíòîâ âåêòîðà Q j , õàðàêòåðèçóþùåãî ýëåìåíò w j , èìå-
åòñÿ êîìïîíåíò, ïðåäñòàâëÿþùèé ñîáîé çíà÷åíèå ýíåðãèè, êîòîðîå ìîæåò èç-
âëå÷ü èç ýëåìåíòà w j àãåíò, «ñúåâ» ýòîò ýëåìåíò.
Ïðåäìåò o wsub wsub wsubl wsubj Wi
i i i i�
{ }1 2, , , |� ñîñòîèò èç ìàêðîàòî-
ìîâ, êîòîðûå óäåðæèâàþòñÿ âìåñòå çà ñ÷åò óïðóãèõ âçàèìîäåéñòâèé. Ïðè ýòîì i
— ïîðÿäêîâûé íîìåð ïðåäìåòà â ñîñòàâå ñðåäû, à j — ïîðÿäêîâûé íîìåð ìàêðî-
àòîìà â ñîñòàâå ïðåäìåòà.  îáùåì ñëó÷àå ïðåäìåò oi — ýòî èìèòàöèîííàÿ ìî-
äåëü êàêîãî-ëèáî ïðåäìåòà ðåàëüíîãî ìèðà. Íèêàêèõ äîïîëíèòåëüíûõ îãðàíè÷å-
íèé íà ïåðåìåùåíèå èëè âçàèìíîå ðàñïîëîæåíèå ïðåäìåòîâ â ñèñòåìå íåò. Òà-
êèì îáðàçîì, ñâîéñòâà è äèíàìèêà ïðåäìåòîâ ïîëíîñòüþ îïðåäåëÿþòñÿ
ñâîéñòâàìè è âçàèìîñâÿçÿìè ìàêðîàòîìîâ, èç êîòîðûõ îíè ñîñòîÿò, â
ñîîòâåòñòâèè ñ èìèòèðóåìûìè ôèçè÷åñêèìè çàêîíàìè.
Ïðåäìåò oi îáëàäàåò áèîýíåðãåòè÷åñêîé öåííîñòüþ esupi esubj
j
l
i�
�
�
1
, ãäå
esubji — áèîýíåðãåòè÷åñêàÿ öåííîñòü j-ãî ìàêðîàòîìà i-ãî ïðåäìåòà.
Ïåðâîíà÷àëüíî ÂÔÊÏ ïóñòî — â íåì íåò ïðåäìåòîâ. Ïîëüçîâàòåëü ìîæåò
çàãðóçèòü ïðåäìåòû â ÂÔÊÏ ñ ïîìîùüþ åñòåñòâåííî-ÿçûêîâîãî ââîäà èç ñïåöè-
àëüíîãî ñëîâàðÿ ñèñòåìû. Ñëîâàðü ïîñòîÿííî ïîïîëíÿåòñÿ íîâûìè ïðåäìåòàìè,
êîòîðûå ñîçäàþòñÿ ïîëüçîâàòåëÿìè. ÂÔÊÏ èìèòèðóåò ñðåäó îáèòàíèÿ (ìèð)
íåêîòîðîãî ñîîáùåñòâà àãåíòîâ [24].
2. ÑÒÐÎÅÍÈÅ ÀÃÅÍÒÀ
Ìàêðîêëåòêà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ìàêðîàòîì, ìîäåëèðóþùèé ôðàãìåíò áèîëî-
ãè÷åñêîé òêàíè. Ìàêðîêëåòêà ìîæåò ïðèíèìàòü ýíåðãèþ èç ñðåäû, àêêóìóëè-
ðîâàòü è ðàñõîäîâàòü åå, ÷òîáû æèòü. Åñëè â ìàêðîêëåòêå çàêîí÷èëàñü ýíåð-
ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2008, ¹ 2 45
ãèÿ, òî îíà óìèðàåò. Èíûìè ñëîâàìè, ìàêðîêëåòêà ñ÷èòàåòñÿ æèâîé, ïîêà ó
íåå åñòü ýíåðãèÿ [24].
 îáùåì ñëó÷àå àãåíò A wsub wsub wsubh wsubj Wi
i i i i�
{ }1 2, , , |� (çäåñü j —
ïîðÿäêîâûé íîìåð ìàêðîêëåòêè â ñîñòàâå àãåíòà) — ýòî ìîäåëü æèâîãî îðãàíèçìà,
êîòîðûé îáëàäàåò òåëîì, ñîñòîÿùèì èç h ìàêðîêëåòîê wsubji . Â ýòîì ñìûñëå àãåíò
— ýòî ðàâíîïðàâíàÿ è íåîòúåìëåìàÿ ÷àñòü ÂÔÊÏ. Ìîæíî òàêæå ãîâîðèòü, ÷òî ìàê-
ðîêëåòêè wsubji ñîñòàâëÿþò îðãàíèçì àãåíòà Ai . Áóäåì ñ÷èòàòü, ÷òî àãåíò æèâ äî
òåõ ïîð, ïîêà æèâà õîòÿ áû îäíà ìàêðîêëåòêà, ñîñòàâëÿþùàÿ åãî òåëî. Ïîñëå òîãî,
êàê óìèðàþò âñå ìàêðîêëåòêè, âõîäÿùèå íà äàííîì øàãå âðåìåíè â òåëî àãåíòà,
óìèðàåò è ñàì àãåíò. Çàäà÷åé ïîääåðæàíèÿ ãîìåîñòàçà àãåíòà áóäåì íàçûâàòü çàäà÷ó
îáåñïå÷åíèÿ âûæèâàíèÿ îðãàíèçìà â ñðåäå.
Ìîðôîëîãè÷åñêèì ñòðîåíèåì (èëè ìîðôîëîãèåé) àãåíòà íàçûâàåòñÿ óíèêàëüíàÿ
ñîâîêóïíîñòü ìàêðîêëåòîê, èç êîòîðûõ ñîñòîèò àãåíò, è ñèñòåìà èõ âçàèìíîãî ðàñïî-
ëîæåíèÿ. Ìîðôîëîãèÿ àãåíòà ìåíÿåòñÿ íà ïðîòÿæåíèè åãî æèçíè. Îäíàêî îíà ìîæåò
îñòàâàòüñÿ íåèçìåííîé â òå÷åíèå äîñòàòî÷íî äëèòåëüíûõ ïåðèîäîâ âðåìåíè. Ìîðôî-
ëîãèþ àãåíòà Ai â ìîìåíò t åãî æèçíè (â âîçðàñòå �t) áóäåì îáîçíà÷àòü Asubi t� . Â
îáùåì ñëó÷àå âåðíî | | | |Asubi Asubia b� �� . Ó÷èòûâàÿ, ÷òî Asubi t� � cons t
�
�t T a b[ , ], � � cons t, áóäåì, îïóñêàÿ èíäåêñ �, ÷åðåç Asubit îáîçíà÷àòü àãåíòà
â ìîìåíò âðåìåíè t, à ÷åðåç Ai�, îïóñêàÿ èíäåêñ t, — �-þ ìîðôîëîãèþ àãåíòà
Asubi t� , ñ÷èòàÿ, ÷òî Asubi A Asubit
i
t� �� � �
�t T a b[ , ] , � � cons t.
Áóäåì ñ÷èòàòü, ÷òî A M A Ai i i i� �
� { }0 , ,� , ãäå M i — ìíîæåñòâî âñåõ ìîð-
ôîëîãèé àãåíòà, êîòîðûìè îí îáëàäàåò íà ïðîòÿæåíèè ñâîåé æèçíè â ñðåäå W, à �
— îáùåå ÷èñëî òàêèõ ìîðôîëîãèé. Óòî÷íÿÿ îïðåäåëåíèå àãåíòà ñ ó÷åòîì ââåäåí-
íûõ ïîíÿòèé è îáîçíà÷åíèé, áóäåì òàêæå ñ÷èòàòü, ÷òî âåðíî A Asubii
t� � t è
A Ai i� �� �.
Ïîäîáíî ïðåäìåòó àãåíò ìîæåò áûòü çàãðóæåí (ðàçìåùåí) â ÂÔÊÏ ïîëüçî-
âàòåëåì. Åñëè àãåíò Ai ïîìåùåí â ÂÔÊÏ W è ïðè ýòîì æèâà õîòÿ áû îäíà êëåò-
êà, ñîñòàâëÿþùàÿ òåëî àãåíòà, òî ãîâîðÿò, ÷òî îí æèâåò â ýòîé ñðåäå. Àãåíò ìî-
æåò ðîäèòüñÿ â ñðåäå.  ýòîì ñëó÷àå àãåíò Ai èìååò äâóõ àãåíòîâ-ðîäèòåëåé:
m Ai( ) — ìàòü è f Ai( ) — îòöà, íàñëåäñòâåííûå ïðèçíàêè êîòîðûõ ïåðåäàþòñÿ
àãåíòó.  ìîìåíò t ðîæäåíèÿ àãåíò ñ÷èòàåòñÿ íîâîðîæäåííûì è îáëàäàåò
ìîðôîëîãèåé Asubi t0 .
Îäèí è áîëåå àãåíòîâ Asubit îáðàçóþò ïîïóëÿöèþ P Asub Asubnt
t t( , , )1 � ,
ãäå n — êîëè÷åñòâî àãåíòîâ â ïîïóëÿöèè.
Èç îïðåäåëåíèÿ àãåíòà ñëåäóåò, ÷òî îíè ìîãóò îáëàäàòü ñàìîé ðàçíîîáðàç-
íîé ìîðôîëîãèåé è ôóíêöèîíàëüíîñòüþ. Íà÷àëüíàÿ ïîïóëÿöèÿ
P Asub Asubn0
0 01( , , )� ñîñòîèò èç
àãåíòîâ, êîòîðûå ïðîåêòèðóþòñÿ è
ñîçäàþòñÿ ïîëüçîâàòåëåì (ýòàëîí-
íûå àãåíòû) è îáëàäàþò ïîäñèñòå-
ìàìè, îáåñïå÷èâàþùèìè íåêîòî-
ðóþ áàçîâóþ ôóíêöèîíàëüíîñòü è
âûæèâàåìîñòü àãåíòîâ â ÂÔÊÏ:
îïîðíî-äâèãàòåëüíîé, ïèùåâàðè-
òåëüíîé, äûõàòåëüíîé, íåðâíîé,
ðåïðîäóêòèâíîé è êðîâåíîñíîé
ïîäñèñòåìàìè (ðèñ. 1).
46 ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2008, ¹ 2
Ðèñ. 1. Ôóíêöèîíàëüíûå ïîäñèñòåìû àãåíòà
Ìûøöû Íåðâû Íîãè
×åëþñòè Æèâîò Ëåãêèå Òåëî
 îáùåì ñëó÷àå k-ÿ ôóíêöèîíàëüíàÿ ïîäñèñòåìà àãåíòà Asubit èìååò âèä
Gsubkt wsubx wsuby wsubu wsubj Asubti i i i i i�
{ }, , , |� , ãäå j — ïîðÿäêîâûé íî-
ìåð ìàêðîêëåòêè â ñîñòàâå àãåíòà Asubit .  îáùåì ñëó÷àå | | | |Gsubka Gsubkbi i� .
Ïðè ýòîì ìàêðîêëåòêè, âõîäÿùèå â Gsubkt i , ñâÿçàíû â åäèíûé ôóíêöèîíàëüíûé
öèêë è âìåñòå ñ äðóãèìè ôóíêöèîíàëüíûìè ïîäñèñòåìàìè ðåøàþò çàäà÷ó ïîä-
äåðæàíèÿ ãîìåîñòàçà.  îáùåì ñëó÷àå ìàêðîêëåòêà wsubji ìîæåò âõîäèòü â
ñîñòàâ îäíîé è áîëåå ïîäñèñòåì Gsubkt i .
 êàæäûé ìîìåíò âðåìåíè t ìàêðîêëåòêà wsubji àãåíòà Asubit ðàñõîäóåò íà
ïîääåðæàíèå ñîáñòâåííîé æèçíè áèîýíåðãèþ �esubjt i . Îíà â ëþáîé ìîìåíò ñâî-
åé æèçíè t ìîæåò ïîëó÷àòü áèîýíåðãèþ �esubjt ig ëèáî èç ñðåäû, ëèáî îò äðóãèõ
ìàêðîêëåòîê.
Ìàêðîêëåòêà wsubji àãåíòà Asubit õàðàêòåðèçóåòñÿ ïåðåõîäíîé ôóíêöèåé
fsubj ssubt fsubj ssubt ti ij i ij: ( , )� �1 . Çäåñü ssubt qsubt qsubtmij ij ij� ( , , )1 � , ãäå
qsubtcij — çíà÷åíèå c-ãî ñâîéñòâà j-é ìàêðîêëåòêè i-ãî àãåíòà â ñîñòîÿíèè ssubt ij
(íà øàãå t). Êàæäîå ñîñòîÿíèå ssubt ij õàðàêòåðèçóåòñÿ òàêæå è áèîýíåðãèåé
esubjt i , êîòîðîé îáëàäàåò ìàêðîêëåòêà â ýòîì ñîñòîÿíèè. Áèîýíåðãèÿ ìàêðîêëåò-
êè wsubji íà øàãå b îïðåäåëÿåòñÿ âûðàæåíèåì
esubjb esubja esubjt esubjti i
t a
b
ig i� � �
�
� ( )� � ,
ãäå esubja i — áèîýíåðãèÿ ìàêðîêëåòêè wsubji â íà÷àëüíûé ìîìåíò a æèçíè
àãåíòà â ñðåäå W.
Îïðåäåëèì ñîñòîÿíèå ôóíêöèîíàëüíîé ñèñòåìû Gsubkt i àãåíòà Asubit íà t-ì
øàãå âðåìåíè êàê Ssubkt ssubt ssubt ssubti ix iy iu� { }, , ,� , ãäå ssubt ij — ñîñòîÿíèå
j-é ìàêðîêëåòêè k-é ôóíêöèîíàëüíîé ñèñòåìû àãåíòà Asubit íà t-ì øàãå âðåìå-
íè. Ôóíêöèîíàëüíàÿ ñèñòåìà Gsubkt i õàðàêòåðèçóåòñÿ ïåðåõîäíîé ôóíêöèåé
Fsubkt i : Ssubkt Fsubkt Ssubkt ti i i� �( , )1 .
Ñîñòîÿíèåì àãåíòà Asubit íà t-ì øàãå âðåìåíè áóäåì íàçûâàòü ìíîæåñòâî
Ssubt Ssub t Ssub t Si i i
t
i� { }1 2, , ,� � , ãäå Ssubkt i — ñîñòîÿíèå k-é ôóíêöèîíàëüíîé
ñèñòåìû i-ãî àãåíòà íà t-ì øàãå âðåìåíè, � — êîëè÷åñòâî ôóíêöèîíàëüíûõ ïîäñèñòåì
àãåíòà. Áèîýíåðãèÿ, êîòîðîé îáëàäàåò àãåíò Asubit â ñîñòîÿíèè Ssubt i , îïðåäåëÿåòñÿ
êàê
Esubt esubjti
j
h
i�
�
�
1
,
ãäå esubjt i — áèîýíåðãèÿ j-é ìàêðîêëåòêè àãåíòà Asubit , íà t-ì øàãå âðåìåíè.
Òàêèì îáðàçîì, óñëîâèå óñïåøíîãî ïîääåðæàíèÿ ãîìåîñòàçà àãåíòà Ai íà
îòðåçêå âðåìåíè T a b� [ , ] èìååò âèä
Esubt t Ti � �
0 . (1)
Èçìåíåíèå ìîðôîëîãèè àãåíòà Asubit õàðàêòåðèçóåòñÿ ïåðåõîäíîé ôóíê-
öèåé
Lsubt Ssubt Lsubt Ssubt ti i i i: ( , )� �1 . (2)
Ñìåíà ìîðôîëîãèé ó îäíîãî àãåíòà ìîæåò ïðîèñõîäèòü â òå÷åíèå âñåé åãî
æèçíè â ðåçóëüòàòå ðîñòà â ñîîòâåòñòâèè ñ ãåíåòè÷åñêîé ïðîãðàììîé è óñëîâèÿ-
ìè îáèòàíèÿ: A A Ai i i0 2� � �� � .
ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2008, ¹ 2 47
3. ÌÎÐÔÎÃÅÍÅÇ ÀÃÅÍÒÀ
Áèîëîãè÷åñêèé âîçðàñò ìàêðîêëåòêè wsubji âû÷èñëÿåòñÿ íà îñíîâå êîëè÷åñòâà
áèîýíåðãèè, çàòðà÷åííîé ýòîé ìàêðîêëåòêîé â òå÷åíèå åå æèçíè â W íà äèñ-
êðåòíîì èíòåðâàëå âðåìåíè [ , ]a b , ãäå t a� è t b� — ìîìåíò ðîæäåíèÿ àãåíòà
è òåêóùèé ìîìåíò âðåìåíè ñîîòâåòñòâåííî:
agesubj esubjti
t a
b
i�
�
� � .
Çäåñü �esubjt i — áèîýíåðãèÿ, çàòðà÷èâàåìàÿ j-é ìàêðîêëåòêîé i-ãî àãåíòà íà
æèçíü â ìîìåíò âðåìåíè t (â òå÷åíèå âðåìåíè �).
Áèîëîãè÷åñêèì âîçðàñòîì àãåíòà Asubib â ìîìåíò âðåìåíè b áóäåì ñ÷èòàòü
çíà÷åíèå AGEsubt i âñåé áèîýíåðãèè, çàòðà÷åííîé âñåìè h ìàêðîêëåòêàìè àãåíòà
íà ïðîòÿæåíèè åãî æèçíè â W:
AGEsubb esubjt agesubji
t a
b
j
h
i
j
h
i� �
� � �
� � �
1 1
� . (3)
Ìîðôîãåíåç àãåíòà îñóùåñòâëÿåòñÿ ñ èñïîëüçîâàíèåì îïåðàöèé äåëåíèÿ è
ïåðåðîæäåíèÿ ìàêðîêëåòîê.
Äåëåíèå ìàêðîêëåòêè — ýòî çàìåíà åå â òåëå àãåíòà íà äâå íîâûå ìàêðîêëåò-
êè ñ ñîîòâåòñòâóþùèì ïåðåñ÷åòîì ñâîéñòâ (àòðèáóòîâ) îáîèõ íîâûõ ìàêðîêëå-
òîê. Äåëåíèå ìîæåò ïðîèçîéòè òîëüêî ïðè íàëè÷èè ó ìàêðîêëåòêè äîñòàòî÷íîãî
êîëè÷åñòâà áèîýíåðãèè.
Ïåðåðîæäåíèå ìàêðîêëåòêè — ýòî èçìåíåíèå òèïà ýòîé ìàêðîêëåòêè ñ ñîîòâå-
òñòâóþùèì ïåðåñ÷åòîì åå àòðèáóòîâ. Ïåðåðîæäåíèå ìîæåò ïðîèçîéòè òîëüêî äî ìî-
ìåíòà äîñòèæåíèÿ ìàêðîêëåòêîé îïðåäåëåííîãî áèîëîãè÷åñêîãî âîçðàñòà.
Ãåíåòè÷åñêàÿ ïðîãðàììà àãåíòà Asubit õðàíèòñÿ â ãåíîìå Gmi â âåêòîðå
ñâîéñòâ êàæäîé ìàêðîêëåòêè wsubji , âõîäÿùåé â òåëî àãåíòà, è ïðåäñòàâëÿåò ñî-
áîé ñîâîêóïíîñòü ïîñëåäîâàòåëüíîñòåé îïåðàöèé äåëåíèÿ è ïåðåðîæäåíèÿ äëÿ
êàæäîãî âèäà ìàêðîêëåòîê, ñîñòàâëÿþùèõ òåëî àãåíòà, ñèíõðîíèçèðîâàííóþ â
ñîîòâåòñòâèè ñ áèîëîãè÷åñêèì âîçðàñòîì àãåíòà AGEsubt i .
Èñòî÷íèêîì áèîýíåðãèè àãåíòà ÿâëÿåòñÿ ïîòðåáëåíèå â ïèùó ìàêðîàòîìîâ, íà-
õîäÿùèõñÿ â ñðåäå îáèòàíèÿ W. Òàêèì îáðàçîì, îïîñðåäîâàííî ÷åðåç ìåõàíèçìû äå-
ëåíèÿ è ïåðåðîæäåíèÿ ïðîöåññ ñìåíû ìîðôîëîãèé àãåíòà ñâÿçàí ñ áèîýíåðãåòè÷åñ-
êèì ñîñòîÿíèåì ìàêðîêëåòîê íà ïðîòÿæåíèè èõ æèçíè. È, íàîáîðîò, áèîýíåðãåòè-
÷åñêîå ñîñòîÿíèå ìàêðîêëåòîê çàâèñèò îò ïðîöåññà ñìåíû ìîðôîëîãèé àãåíòà.
Îäíèì èç ðåçóëüòàòîâ ðàáîòû ïåðåõîäíîé ôóíêöèè Lsubt i íà êàæäîì øàãå ÿâ-
ëÿåòñÿ ãåíåðàöèÿ, ðàñõîäîâàíèå è ïåðåðàñïðåäåëåíèå áèîýíåðãèè ìåæäó ìàêðîêëåò-
êàìè àãåíòà. Ñëåäîâàòåëüíî, èìåííî ðàáîòà Lsubt i îïðåäåëÿåò, êàêèå ìàêðîêëåòêè è
â êàêèå ìîìåíòû âðåìåíè áóäóò æèòü, äåëèòüñÿ, ïåðåðîæäàòüñÿ èëè óìèðàòü.
4. ÏÎÑÒÀÍÎÂÊÀ ÇÀÄÀ×È
Íà ñîäåðæàòåëüíîì óðîâíå ôèëîñîôñêèé âîïðîñ î öåëÿõ ìîðôîãåíåçà, êàê
ïðîöåññà, êîòîðûì íàäî óïðàâëÿòü, â äàííîé ìîäåëè ìû ñâÿçûâàåì ñ çàäà÷åé
ïîääåðæàíèÿ ãîìåîñòàçà. Äëÿ òîãî ÷òîáû óñïåøíî ðåøèòü ýòó çàäà÷ó, àãåíòó
íåîáõîäèìî â ñîîòâåòñòâèè ñ óñëîâèåì (1) îáåñïå÷èòü ñâîè ìàêðîêëåòêè äîñ-
òàòî÷íûì êîëè÷åñòâîì ýíåðãèè. Îòñþäà ïðèõîäèì ê ïîñòàíîâêå çàäà÷è óïðàâ-
ëåíèÿ ìîðôîãåíåçîì êàê çàäà÷è ìàêñèìèçàöèè ïðîäîëæèòåëüíîñòè æèçíè
àãåíòà â ñðåäå.
48 ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2008, ¹ 2
Ïóñòü èìååòñÿ ïîñëåäîâàòåëüíîñòü ìîðôîëîãèé
Asubi Asubi Asubi Asubia c k b0 1� � � � � �� �� � � , (4)
t c d
[ , ] — èíòåðâàë âðåìåíè, íà êîòîðîì àãåíò îáëàäàåò ìîðôîëîãèåé Ai� è
ïðîæèâàåò îòðåçîê áèîëîãè÷åñêîãî âîçðàñòà (ïî àíàëîãèè ñ ôîðìóëîé (3)), ñî-
îòâåòñòâóþùèé äàííîé ìîðôîëîãèè:
� �AGEsub esubjti
t c
d
j
h
i� �
� �
� �
1
.
Ñ ó÷åòîì (4) ïîëó÷àåì
AGEsubb AGEsubi
A M
i
i i
�
�
�
�� .
Îòìåòèì òàêæå, ÷òî êàæäîé ìîðôîëîãèè Asubi t� ñîîòâåòñòâóåò ïåðåõîäíàÿ
ôóíêöèÿ Lsubt i âèäà (2) è èìåííî ýòà ôóíêöèÿ îïèñûâàåò ïðîöåññû ïîòðåáëåíèÿ
èç ñðåäû, ðàñïðåäåëåíèÿ è ðàñõîäîâàíèÿ áèîýíåðãèè ìàêðîêëåòêàìè àãåíòà, îá-
åñïå÷èâaÿ òåì ñàìûì èçìåíåíèå çíà÷åíèÿ �AGEsub i� . Èñõîäÿ èç ýòîãî, áóäåì
ñ÷èòàòü, ÷òî ôóíêöèè Lsubt i çàäàþò îãðàíè÷åíèÿ íà ðîñò çíà÷åíèÿ AGEsubbi .
Ýòî çíà÷åíèå çàâèñèò òàêæå îò êîíêðåòíîé ðåàëèçàöèè ñðåäû W (íàïðèìåð, îò
íàñûùåííîñòè ýíåðãèåé â îáúåêòàõ, äîñòóïíûõ àãåíòó) è îò ñîñòàâà ïîïóëÿöèè
(êîëè÷åñòâà è ìîðôîëîãè÷åñêèõ îñîáåííîñòåé) P Asub Asubnt
t t( , , )1 � àãåíòîâ.
 äàííîì èññëåäîâàíèè äëÿ ïðîñòîòû áóäåì ñ÷èòàòü, ÷òî W ñîäåðæèò íåèñ-
ñÿêàåìîå êîëè÷åñòâî áèîýíåðãèè. Ïðè ýòîì ñâîéñòâà ñðåäû òàêîâû, ÷òî íà êàæ-
äîì øàãå âðåìåíè àãåíò ïîëó÷àåò áèîýíåðãèþ Ein , êîòîðàÿ ïåðåäàåòñÿ åìó èç
ñðåäû (çà âðåìÿ îäíîãî øàãà �). Òîãäà çàäà÷à ìàêñèìèçàöèè çíà÷åíèÿ áèîëîãè-
÷åñêîãî âîçðàñòà àãåíòà ìîæåò áûòü çàïèñàíà ñëåäóþùèì îáðàçîì.
Íàéòè
max
, , ,W P Lsubt b
i
i
AGEsubb
0
,
ãäå b — ìàêñèìàëüíîå (êîíå÷íîå) ÷èñëî øàãîâ ðàáîòû ñèñòåìû.
5. ÐÅØÅÍÈÅ ÇÀÄÀ×È
Îãðàíè÷åíèÿ W P Lsubt i, ,0 , ôàêòè÷åñêè çàäàþò ôóíêöèîíàëüíûå âîçìîæíîñòè
àãåíòîâ â ñðåäå. Òàê, íàïðèìåð, àãåíò, ñòðîåíèå êîòîðîãî èçîáðàæåíî íà
ðèñ. 1, ìîæåò ïåðåäâèãàòüñÿ â ñðåäå ñ ïîìîùüþ íîã, óïîòðåáëÿòü ïèùó è êèñ-
ëîðîä èç ñðåäû ñ ïîìîùüþ ÷åëþñòåé è ëåãêèõ, âûðàáàòûâàòü áèîýíåðãèþ ñ
ïîìîùüþ æåëóäêà è ò.ä.
Ó÷èòûâàÿ ñëîæíîñòü ïîñòàâëåííîé çàäà÷è, â êà÷åñòâå îñíîâíîãî ìåòîäà åå
ðåøåíèÿ âûáðàíî èìèòàöèîííîå ìîäåëèðîâàíèå. Èñõîäÿ èç âûøåèçëîæåííîãî,
ìîæíî ñ÷èòàòü, ÷òî çàäà÷à ñîñòîèò â ïîèñêå òàêîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè ìîðôîëî-
ãèé àãåíòà Asubi Asubi Asubi Asubia c k b0 1� � � � � �� �� � � , êîòîðàÿ
ìàêñèìèçèðóåò çíà÷åíèå AGEsubt b ñ ó÷åòîì çàäàííûõ îãðàíè÷åíèé.
Ïîñêîëüêó ïðîõîæäåíèå ìîðôîãåíåçà çàâèñèò îò ñîñòîÿíèÿ ñðåäû è îò èí-
ôîðìàöèè, õðàíÿùåéñÿ â ãåíîìå Gmi , à ñîñòîÿíèåì ñðåäû óïðàâëÿòü íåïîñðå-
äñòâåííî ìû íå ìîæåì, òî çàäà÷à ñâîäèòñÿ ê íàõîæäåíèþ îïòèìàëüíîãî ãåíîìà
(ãåíåòè÷åñêîé ïðîãðàììû) Gmsubiopt ìîðôîãåíåçà àãåíòà. Ïîýòîìó â êà÷åñòâå
óäîáíîãî ìåòîäà ìîäåëèðîâàíèÿ áûë ïðèìåíåí òàêæå àïïàðàò ãåíåòè÷åñêèõ àëãî-
ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2008, ¹ 2 49
ðèòìîâ.  ÷àñòíîñòè, ïîëó÷åíà ñëåäóþùàÿ ìîäåëü: 1) Gmi — õðîìîñîìà àãåíòà Ai
(ñîâïàäàåò ñ åãî ãåíîìîì), Gmsubim — ìàòåðèíñêàÿ õðîìîñîìà, Gmsubi f — îò-
öîâñêàÿ õðîìîñîìà; 2) Gm f Gmsubi Gmsubii
m f� ( , ), ãäå f Gmsubi Gmsubim f( , )
— ìåõàíèçì, îáåñïå÷èâàþùèé ôîðìèðîâàíèå ãåíîìà àãåíòà íà îñíîâå ãåíîìîâ
ðîäèòåëåé (êðîññèíãîâåð, ìóòàöèè è ò. ï.); 3) max AGEsubbi — öåëåâàÿ ôóíêöèÿ;
4) W, P0 , Lsubt i , b — îãðàíè÷åíèÿ; 5) èñïûòàíèåì ÿâëÿåòñÿ æèçíü àãåíòà è èçìå-
ðåíèå çíà÷åíèÿ AGEsubt i , ãäå t b� — ìîìåíò ñìåðòè àãåíòà; 6) ôîðìèðîâàíèå
íîâîãî ãåíîìà ïðîèñõîäèò òîëüêî òîãäà, êîãäà èìååò ìåñòî çàðîæäåíèå íîâîãî
àãåíòà â ðåçóëüòàòå áðàêà åãî ðîäèòåëåé. Òàêîé ïîäõîä ñóùåñòâåííî îòëè÷àåòñÿ
îò òðàäèöèîííûõ ãåíåòè÷åñêèõ àëãîðèòìîâ, â êîòîðûõ ðàíæèðîâàíèå è âûáîð
îñíîâû íîâîé ïîïóëÿöèè ïðîèñõîäÿò íà îäíîì øàãå äëÿ âñåõ àãåíòîâ òåêóùåé
ïîïóëÿöèè. Îòëè÷èå ñîñòîèò òàêæå è â ïðîöåäóðå âûáîðà ãåíåòè÷åñêîé îñíîâû
íîâîé ïîïóëÿöèè, òàê êàê îíà ÿâëÿåòñÿ íå ñëåäñòâèåì îáúåêòèâíîãî ðàíæèðîâà-
íèÿ â ñîîòâåòñòâèè ñ ÷åòêèìè êðèòåðèÿìè, íî ôàêòè÷åñêè ðåçóëüòàòîì òðóäíîï-
ðåäñêàçóåìîãî ïðîöåññà ôîðìèðîâàíèÿ áðàêîâ.
Àëãîðèòì çàêàí÷èâàåò ðàáîòó ïî èñòå÷åíèè âðåìåíè �b — ìàêñèìàëüíîãî
âðåìåíè ðàáîòû ñèñòåìû (ðèñ. 2).
50 ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2008, ¹ 2
Ðèñ. 2. Óêðóïíåííàÿ áëîê-ñõåìà àëãîðèòìà ìàêñèìèçàöèè áèîëîãè÷åñêîãî âîçðàñòà
Ðîñò àãåíòà (ïîñðåäñòâîì ñìåíû ìîðôîëîãèé) îñóùåñòâëÿåòñÿ â ñîîòâåòñòâèè
ñ èíôîðìàöèåé (ãåíåòè÷åñêîé ïðîãðàììîé), õðàíÿùåéñÿ â ãåíîìå àãåíòà. Ñàìà æå
ãåíåòè÷åñêàÿ ïðîãðàììà ÿâëÿåòñÿ ðåçóëüòàòîì ñèíòåçà íà îñíîâå ãåíåòè÷åñêèõ
ïðîãðàìì ïðåäûäóùèõ ïîêîëåíèé. Òàêèì îáðàçîì, ìîæíî ãîâîðèòü î ãåíîìíîì
óïðàâëåíèè ìîðôîãåíåçîì íà óðîâíå êàê îäíîãî, òàê è ìíîãèõ ïîêîëåíèé àãåíòîâ.
6. ÐÅÀËÈÇÀÖÈß È ÝÊÑÏÅÐÈÌÅÍÒÛ
 íàñòîÿùåå âðåìÿ ïðîåêò «Cîñðóêî» íàõîäèòñÿ â ñòàäèè ðàçðàáîòêè. Ýêñïå-
ðèìåíòû ïðîâîäèëèñü ñ ïîìîùüþ ïðîãðàììû ðåäàêòèðîâàíèÿ ìóëüòèàãåíòíî-
ãî ÂÔÊÏ «Ñîñðóêî», ðàçðàáîòàííîé â Èíñòèòóòå èíôîðìàòèêè è ïðîáëåì ðå-
ãèîíàëüíîãî óïðàâëåíèÿ Êàáàðäèíî-Áàëêàðñêîãî íàó÷íîãî öåíòðà ÐÀÍ. Ê íà-
ñòîÿùåìó ìîìåíòó ðåàëèçîâàíî ÂÔÊÏ, îáëàäàþùåå ñâîéñòâàìè, îïèñàííûìè
â äàííîé ðàáîòå, ìîäåëè
àãåíòîâ ðàçëè÷íûõ ìîðôîëî-
ãèé, ìîäåëü ãåíîìà è ãåíîì-
íîãî óïðàâëåíèÿ ìîðôîãåíå-
çîì àãåíòà.
Ñîãëàñíî ýêñïåðèìåíòàì
àãåíòû ïîìåùàëèñü â ñðåäó ñ
ðàçëè÷íûì êîëè÷åñòâîì áèî-
ýíåðãèè â ìàêðîàòîìàõ è
ôèêñèðîâàëèñü ìîðôîëîãèè,
áèîëîãè÷åñêèé âîçðàñò ïåðå-
õîäà ìåæäó íèìè è áèîëîãè-
÷åñêèé âîçðàñò, â êîòîðîì íà-
ñòóïàëà ñìåðòü àãåíòà. Íà
ðèñ. 3 ïðîäåìîíñòðèðîâàíî,
÷òî ïðè íàëè÷èè äîñòàòî÷íî-
ãî êîëè÷åñòâà ýíåðãèè â ñðå-
äå (ñâåòëàÿ ìàêðîêëåòêà) ðàç-
ðàáîòàííàÿ ìîäåëü ãåíîìíîãî óïðàâëåíèÿ ïîçâîëÿåò îñóùåñòâëÿòü àâòîìàòè÷åñ-
êîå ôîðìèðîâàíèå (ðîñò) òåëà àãåíòà â ÂÔÊÏ. Ìàêðîêëåòêè, çàêðàøåííûå
òåìíûì öâåòîì, èñïûòûâàþò îñòðóþ íåõâàòêó áèîýíåðãèè.
Ýêñïåðèìåíòû ïîêàçàëè ñëåäóþùèå ðåçóëüòàòû.
1. Óâåëè÷åíèå ïðîäîëæèòåëüíîñòè æèçíè àãåíòîâ ïðÿìî ïðîïîðöèîíàëüíî
êîëè÷åñòâó áèîýíåðãèè â ñðåäå.
2. Ïðè íåäîñòàòî÷íîì êîëè÷åñòâå áèîýíåðãèè â ñðåäå íàáëþäàåòñÿ íåäîðàçâè-
òèå àãåíòà, êîãäà çàìåäëÿåòñÿ èëè ïîëíîñòüþ ïðåêðàùàåòñÿ ðîñò îïðåäåëåííûõ
îðãàíîâ àãåíòà (ðèñ. 4, à).  ýòîì ñëó÷àå àãåíòû òåðÿþò çíà÷èòåëüíóþ ÷àñòü ôóíê-
öèîíàëüíîñòè è áûñòðî ïîãèáàþò.
3. Ñëèøêîì áîëüøîå êîëè÷åñ-
òâî ýíåðãèè â ñðåäå âûçûâàåò, íàîáî-
ðîò, ãèïåðòðîôèþ èëè îòêëîíåíèÿ îò
íîðìàëüíîãî ìîðôîãåíåçà îòäåëü-
íûõ îðãàíîâ (ðèñ. 4, á), ÷òî òàêæå
ïðèâîäèò ê ïîòåðå ôóíêöèîíàëüíîñ-
òè è ãèáåëè àãåíòîâ.
Íà ðèñ. 5 ïðèâåäåí ãðàôèê
ñðåäíåêâàäðàòè÷íîé îøèáêè � çíà-
÷åíèé òðåõìåðíûõ êîîðäèíàò ìàê-
ðîàòîìîâ, âõîäÿùèõ â ñîñòàâ íîã
ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2008, ¹ 2 51
Ðèñ. 3. Ïîñëåäîâàòåëüíûå ñòàäèè ðîñòà íîã àãåíòà
Ðèñ. 4. Ìîðôîãåíåç àãåíòà â óñëîâèÿõ äåôèöèòà
(à), ïåðåèçáûòêà áèîýíåðãèè (á) â ñðåäå
à á
àãåíòà (ñôîðìèðî-
âàííûõ â õîäå îïè-
ñàííîãî ïðîöåññà
ìîðôîãåíåçà çà âðå-
ìÿ �t � 60 c), â çà-
âèñèìîñòè îò ñîîòâå-
òñòâóþùèõ çíà÷åíèé
êîîðäèíàò ìàêðîàòî-
ìîâ íîã ýòàëîííîãî
àãåíòà (çàäàâàåìîãî
ïîëüçîâàòåëåì). Ïî
îñè x ïðèâîäÿòñÿ
çíà÷åíèÿ áèîýíåðãèè
Ein , ïåðåäàâàåìîé
(äîñòóïíîé) àãåíòó
èç ñðåäû çà âðåìÿ
îäíîãî øàãà �.
Àíàëèç ðåçóëü-
òàòîâ ýêñïåðèìåí-
òîâ ïîêàçàë, ÷òî äëÿ îáåñïå÷åíèÿ áîëüøåé ïðèñïîñàáëèâàåìîñòè àãåíòà íåîáõî-
äèì ìåõàíèçì «ðîæäåíèå-âçðîñëåíèå». Òàêîé ìåõàíèçì âìåñòå ñ ìåõàíèçìàìè, îá-
åñïå÷èâàþùèìè âîçìîæíîñòü äåëåíèÿ ìàêðîêëåòîê â çàâèñèìîñòè îò
áèîýíåðãåòè÷åñêèõ óñëîâèé æèçíè ìàêðîêëåòêè, è ìåõàíèçìîì ñëó÷àéíûõ ìóòà-
öèé ïîçâîëÿåò îáåñïå÷èâàòü (ïîñðåäñòâîì «íàïðàâëåííîãî» ðîñòà) ôîðìèðîâàíèå
è çàêðåïëåíèå àäàïòàöèîííîãî àïïàðàòà àãåíòà.
ÇÀÊËÞ×ÅÍÈÅ
Ìîðôîãåíåç, îñóùåñòâëÿþùèéñÿ â ïñåâäîðåàëüíîì âðåìåíè â óñëîâèÿõ êîí-
êðåòíîé ñðåäû, ïîçâîëÿåò îáåñïå÷èòü ãèáêîñòü ðàçâèòèÿ âèäà çà ñ÷åò ýíåðãåòè-
÷åñêè îáóñëîâëåííîé âàðèàòèâíîñòè ìîðôîëîãèé àãåíòà ïî îòíîøåíèþ ê ïðî-
ãðàììå ìîðôîãåíåçà, çàïèñàííîé â ãåíîìå. Î÷åâèäíûì ïðåèìóùåñòâîì ïîäî-
áíîãî ïîäõîäà ÿâëÿåòñÿ òî, ÷òî àãåíòû ýâîëþöèîíèðóþò â íàïðàâëåíèè
áîëüøåé ïðèñïîñîáëåííîñòè ê ñðåäå îáèòàíèÿ. Òàêèì îáðàçîì, ñóùåñòâóåò
ïðèíöèïèàëüíàÿ âîçìîæíîñòü ïîëó÷åíèÿ ýôôåêòèâíûõ ìîðôîëîãèé àãåíòîâ ñ
çàäàííûì íàáîðîì ñâîéñòâ, ëîêàëüíî îïòèìàëüíûõ äëÿ âûæèâàíèÿ è ðàçâèòèÿ
àãåíòà â äàííîé ñðåäå.
 íàñòîÿùåå âðåìÿ âåäåòñÿ ðàçðàáîòêà ñèñòåìû óïðàâëåíèÿ ïîâåäåíèåì
àãåíòîâ, ïîçâîëÿþùåé âûïîëíÿòü íåêîòîðûå ñîöèàëüíûå ôóíêöèè â ñîîáùåñòâå
àãåíòîâ.  ÷àñòíîñòè, ïëàíèðóåòñÿ óñòàíîâèòü ñóùåñòâîâàíèå è ñòåïåíü êîððåëÿ-
öèè ìåæäó ïðîäîëæèòåëüíîñòüþ æèçíè àãåíòà è åãî àãåíòîâ-ðîäèòåëåé, à òàêæå
ïðîäîëæèòåëüíîñòüþ æèçíè ñàìîãî àãåíòà. Íåîáõîäèìî òàêæå ðàçðàáîòàòü ìåõà-
íèçì ôîðìèðîâàíèÿ íîâûõ ãåíåòè÷åñêèõ ïðèçíàêîâ â ãåíîìå àãåíòà â
çàâèñèìîñòè îò óñëîâèé ñðåäû.
 òåîðåòè÷åñêîì ïëàíå èíòåðåñíî èññëåäîâàíèå âîçìîæíîñòè àâòîìàòè÷åñêî-
ãî âîçíèêíîâåíèÿ öèêëè÷íîãî ïðîöåññà ñàìîâîñïðîèçâîäñòâà àãåíòîâ ñ èñïîëüçî-
âàíèåì ìåõàíèçìîâ ñìåðòè è ðîæäåíèÿ. Ñóòü ñîñòîèò â òîì, ÷òî åñëè íå ó÷èòû-
âàòü, ÷òî âîçðàñò àãåíòà ðàññ÷èòûâàåòñÿ òîëüêî ñ ìîìåíòà åãî ðîæäåíèÿ (áåç ó÷åòà
âîçðàñòà îäíîãî èç åãî ðîäèòåëåé), òî ìîæíî ïîëó÷èòü ñèñòåìó, îáåñïå÷èâàþùóþ
ìíîãîïîêîëåííóþ îïòèìèçàöèþ áèîëîãè÷åñêîãî âîçðàñòà àãåíòîâ.
52 ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2008, ¹ 2
Ðèñ. 5. Ãðàôèê îòêëîíåíèÿ ñãåíåðèðîâàííîé ìîðôîëîãèè àãåíòà (â
âîçðàñòå 60 ñ) îò ýòàëîííîé ìîðôîëîãèè â çàâèñèìîñòè îò
áèîýíåðãåòè÷åñêèõ óñëîâèé ñðåäû Ein
ÑÏÈÑÎÊ ËÈÒÅÐÀÒÓÐÛ
1. Ð å ä ü ê î Â . Ã . Ëåêöèè ïî ýâîëþöèîííîé êèáåðíåòèêå. http://www.keldysh.ru/
pages/BioCyber/Lectures.
2. Ð å ä ü ê î Â . Ã . , Ñ î õ î â à Ç . Á . , Ì î ñ à ë î â Î . Ï . , Í à ã î å â Ç . Â . Åñòåñòâåííàÿ ìîäåëü
èñêóññòâåííîé æèçíè // Òð. XLVI íàó÷. êîíô. ÌÔÒÈ «Ñîâðåìåííûå ïðîáëåìû
ôóíäàìåíòàëüíûõ è ïðèêëàäíûõ íàóê». ×. I. Ðàäèîòåõíèêà è êèáåðíåòèêà. — Ìîñêâà —
Äîëãîïðóäíûé: ÌÔÒÈ, 2003. — Ò. 1. —Ñ. 31–33.
3. A d v a n c e s in the evolutionary synthesis of intelligent agents by Mukesh Patel / V. Honavar and
K. Balakrishnan (Ed). — Cambridge, MA: MIT Press. 2001. — 504 p.
4. H o l l a n d J . H . Adaptation in natural and artificial systems. — Ann Arbor: Univ. of Michigan
Press, 1975. — 228 p.
5. S i m s K . Evolving virtual creatures // Computer graphics (Siggraph ‘94) Ann. Conf. Proc., 1994.
— P. 43–50.
6. Ð à ñ ñ å ë Ñ . , Í î ð â è ã Ï . Èñêóññòâåííûé èíòåëëåêò: ñîâðåìåííûé ïîäõîä: Ïåð. ñ àíãë. —
2-å èçä. — Ì.: Âèëüÿìñ; Ì. — Ñ.-Ïåòåðáóðã — Êèåâ, 2006. — 1408 ñ.
7. Y a e g e r L . Computational genetics, physiology, learning, vision, and behavior or polyword: life
in a new context // C. G. Langton (ed). Artificial Life III. — Addison-Wesley, 1994. — P. 263–298.
8. A n d e r s o n M . L . Embodied cognition: A field guide // Artificial Intelligence. — 2003. — 149,
N 1. — P. 91–130.
9. C l i f f D . Biologically-inspired computing approaches to cognitive systems: a partial tour of the lit-
erature // HP Labs. Techn. Rep. HPL-2003-011. — 2003
(www.hpl.hp.com/techreports/2003/HPL-2003-11.pdf).
10. K o z a J . R . , K e a n e M . A . , S t r e e t e r M . J . e t a l . Genetic programming IV: routine hu-
man-competitive machine intelligence. — Dordrecht: Kluwer Acad. Publ., 2003. — 624 p.
11. S c h a a f J . C . J r . , T h o m p s o n F . L . System concept development with virtual prototyping //
Winter Simulation Conf., 1997. — P. 941–947.
12. N o l f i S . , F l o r e a n o D . Evolutionary robotics: the biology // Intelligence and Technology of
Self-Organizing Machines. — Cambridge, MA: MIT Press/Bradford Books. — 2000. — 338 p.
13. H a r v e y I . , D i P a o l o E . , T u c i E . e t a l . Evolutionary robotics: a new scientific tool for
studying cognition // Artif. Life. — 2005. — 11, N 1–2. — P. 79–98.
14. E v o l u t i o n a r y robotics: Bibliography / By A. Nelson, 2006 (http://www.nelsonrobotics.org/
evolutionary_robotics_web/index.html).
15. G o m i T . (Editor) Evolutionary robotics III: from intelligent robots to artificial life. — Ontario,
Canada: AAI Books, 2000. — 395 p.
16. N o l f i S . , F l o r e a n o D . , M i g l i n o O . , M o n d a d a F . How to evolve autonomous ro-
bots: different approaches in evolutionary robotics / R.A. Brooks, P. Maes (eds.) // Proc. IV Intern.
Workshop on Artificial Life. — Cambridge, MA, MIT Press, 1994 (http://lis.epfl.ch/publica-
tions/nolfi.alife4.pdf).
17. H o r n b y G . S , L i p s o n H . , P o l l a c k J . B . Evolution of generative design systems for mod-
ular physical robots // Proc. IEEE Intern. Conf. on Robotics and Automation (ICRA’01). — 2001. —
4. — P. 4146–4151 (http://demo.cs.brandeis.edu/papers/hornby_icra01.pdf).
18. L i p s o n H . , P o l l a c k J . B . Automatic design and manufacture of robotic lifeforms // Nature.
— 2000. — 406, N 6799. — P. 974–978 (http://www.mae.cornell.edu/ccsl/papers/
Nature00_Lipson.pdf).
19. A y l e t t R . , L u c k M . Applying artificial intelligence to virtual reality: intelligent virtual envi-
ronments // Applied artificial intelligence. — 2000. — 14, N 1. — P. 3–32.
20. F o n t i j n e D . Rigid body simulation and evolution of virtual creatures: Master’s Thesis. — Univ.
of Amsterdam, 2000. — 111 p.
21. R u e b s a m e n G . D . Evolving intelligent embodied agents within a physically accurate environ-
ment. — Long Beach: California State Univ., 2002. — 270 p.
ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2008, ¹ 2 53
22. T y l e r T . Evolution of morphology and behaviour for physically modelled creatures. — 2007
(http://www.tim-taylor.com/index.html).
23. Í à ã î å â Ç .  . , Å ë å ê î â à Î . À . , À í ÷ å ê î â Ì . È . Èíòåðàêòèâíàÿ ñðåäà îáó÷åíèÿ
âèðòóàëüíûõ ÷åëîâåêîïîäîáíûõ àãåíòîâ èíòåëëåêòóàëüíîìó ïîâåäåíèþ // Èçâ. ÊÁÍÖ ÐÀÍ.
— Íàëü÷èê. — 2006. — 15, ¹ 1. — Ñ 87–100.
24. Í à ã î å â Ç .  . , Á î ç è å â À . È . , Á ó ç ä î â Á . Ê . ×åëîâåêîïîäîáíûé àãåíò â âèðòóàëüíîé
ôèçè÷åñêè êîððåêòíîé ñðåäå // Èçâ. ÊÁÍÖ ÐÀÍ. — Íàëü÷èê. — 2005. — 14, ¹ 2. — Ñ. 68–81.
25. Ë å ò è ÷ å â ñ ê è é À . À . , Ê à ï è ò î í î â à Þ . Â . , Â î ë ê î â Â . À . è ä ð . Ñïåöèôèêàöèÿ
ñèñòåì ñ ïîìîùüþ áàçîâûõ ïðîòîêîëîâ // Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç. — 2005. — ¹ 4.
— Ñ. 3–21.
26. Í à ã î å â Ç . Â . Ìîäåëü ïðåäñòàâëåíèÿ ñìûñëà òåêñòîâîé èíôîðìàöèè: Äèñ. … êàíä. òåõí.
íàóê. — Íàëü÷èê, 1999. — 162 ñ.
Ïîñòóïèëà 26.11.2006
54 ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2008, ¹ 2
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-71997 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:52:46Z |
| publishDate | 2008 |
| publisher | Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Нагоев, З.В. 2014-12-15T22:07:56Z 2014-12-15T22:07:56Z 2008 Геномное управление морфогенезом агентов в виртуальной "физически-корректной" среде / З.В. Нагоев // Кибернетика и системный анализ. — 2008. — № 2. — С. 42-54. — Бібліогр.: 26 назв. — рос. https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/71997 004.8 На базі аналізу процесу морфогенезу реальних біологічних організмів сформульовано основні принципи моделювання геномного керування морфогенезом віртуального агента у "фізично-коректному" середовищі. Розроблено модель геному складного тіла агента, що складається з різних функціональних підсистем, та алгоритм таймінгу генетично обумовлених процесів переродження і розподілу макроклітин агента. Задачу формування агентів з морфологією локально оптимальної для даного середовища проживання сформульовано як задачу багатоступеневої оптимізації в генетичному алгоритмі з цільовою функцією максимізації тривалості життя агентів, обмеженнями, пов'язаними з "фізичною коректністю" середовища та дефіцитом енергії в середовищі, і хромосомами - геномами агентів. ru Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України Кибернетика и системный анализ Кибернетика Геномное управление морфогенезом агентов в виртуальной "физически-корректной" среде Article published earlier |
| spellingShingle | Геномное управление морфогенезом агентов в виртуальной "физически-корректной" среде Нагоев, З.В. Кибернетика |
| title | Геномное управление морфогенезом агентов в виртуальной "физически-корректной" среде |
| title_full | Геномное управление морфогенезом агентов в виртуальной "физически-корректной" среде |
| title_fullStr | Геномное управление морфогенезом агентов в виртуальной "физически-корректной" среде |
| title_full_unstemmed | Геномное управление морфогенезом агентов в виртуальной "физически-корректной" среде |
| title_short | Геномное управление морфогенезом агентов в виртуальной "физически-корректной" среде |
| title_sort | геномное управление морфогенезом агентов в виртуальной "физически-корректной" среде |
| topic | Кибернетика |
| topic_facet | Кибернетика |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/71997 |
| work_keys_str_mv | AT nagoevzv genomnoeupravleniemorfogenezomagentovvvirtualʹnoifizičeskikorrektnoisrede |