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Disciplina: Disciplina: Inteligência ArtificialInteligência Artificial
Vida Artificial
Ano lectivo 2004/2005
U.B.I.
U.B.I.
Trabalho realizado por: Lino Marcelino N.º 10660 Marco Oliveira N.º 12906 Paulo Silva N.º 13667
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A Vida Artificial
IntroduçãoIntrodução
“ “Vida Artificial” foi primeiramente nomeada por Langton;Vida Artificial” foi primeiramente nomeada por Langton;
Procuramos compreender a utilidade da Vida Artificial no contexto Procuramos compreender a utilidade da Vida Artificial no contexto da vida contemporânea;da vida contemporânea;
Neste trabalho daremos certa primazia à comparação entre a Vida Neste trabalho daremos certa primazia à comparação entre a Vida Artificial e a Vida Real.Artificial e a Vida Real.
Introdução
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O que é a Vida Artificial?
Definição
A Vida Artificial, ou Alife, é a ciência que pesquisa e realiza sistemas feitos A Vida Artificial, ou Alife, é a ciência que pesquisa e realiza sistemas feitos pelo homem que simulem as propriedades básicas da vida;pelo homem que simulem as propriedades básicas da vida;
Resulta da convergência de várias áreas científicas;Resulta da convergência de várias áreas científicas;
Actualmente este ramo da Vida Artificial encontra-se na fase de tentativa de Actualmente este ramo da Vida Artificial encontra-se na fase de tentativa de sintetização de moléculas auto-replicativas, semelhantes ao RNAsintetização de moléculas auto-replicativas, semelhantes ao RNA;
Esta ciência permite-nos testar teorias da Biologia e deu uma grande contribuição à matemática, nomeadamente a nível da Teoria do Caos.
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A Vida Artificial
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Como funciona?
O mundo funciona segundo um padrão matemático;O mundo funciona segundo um padrão matemático;
Lorenz criou-a ao cometer um erro de arredondamento quando estudava Lorenz criou-a ao cometer um erro de arredondamento quando estudava fenómenos meteorológicos;fenómenos meteorológicos;
O simples origina o complexo – O simples origina o complexo – Uma borboleta, ao bater as asas no Japão, Uma borboleta, ao bater as asas no Japão, causa um tornado na Indonésia.causa um tornado na Indonésia.
Princípios da Teoria do CaosPrincípios da Teoria do Caos Abordagem Bottom-Up;Abordagem Bottom-Up; Comportamento Emergente (Efeito Borboleta);Comportamento Emergente (Efeito Borboleta); Tendência natural para a ordem.Tendência natural para a ordem.
Funcionamento Teoria do Caos
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Como funciona?
São utilizados computadores sequenciais;São utilizados computadores sequenciais;
Funciona com Algoritmos Evolutivos: Algoritmos Genéticos, Sistemas Funciona com Algoritmos Evolutivos: Algoritmos Genéticos, Sistemas Classificatórios, Programação Evolutiva, Estratégia de EvoluçãoClassificatórios, Programação Evolutiva, Estratégia de 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.
FuncionamentoInformática
e outras (cont.)
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A Vida Artificial
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Vida artificial e Inteligência artificial são duas ciências distintas;Vida artificial e Inteligência artificial são duas ciências distintas;
A IA aplica-se na VA contribuindo para o realismo dos organismos;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 A VA pode ajudar a IA, criando, a partir de evolução natural, seres inteligentes.inteligentes.
Vida Artificial e Inteligência Articial
Vida Artificial e Inteligência Artificial
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Como se compara a Vida Artificial à Vida Real
O organismo vivo deve: Existir no espaço e no tempo;Existir no espaço e no tempo; Apresentar auto-reprodução ou reproduzir-se noutro organismo;Apresentar auto-reprodução ou reproduzir-se noutro organismo; Armazenar informação sobre si próprio;Armazenar informação sobre si próprio; Ter metabolismo;Ter metabolismo; Agir no seu próprio ambiente;Agir no seu próprio ambiente; Ter partes inter-independentes;Ter partes inter-independentes; Manter a estabilidade durante as mudanças ambientais;Manter a estabilidade durante as mudanças ambientais; Evoluir;Evoluir; Crescer e expandir-se.Crescer e expandir-se.
Vida Artificial e Vida RealPrincípios Biológicos
da Vida
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Como se compara a Vida Artificial à Vida Real
Código Genético:Código Genético: reproduzido por intermédio dos Algoritmos Genéticos, reproduzido por intermédio dos Algoritmos Genéticos, constituídos por uma parte que descodifica a informação e gera os constituídos por uma parte que descodifica a informação e gera os mecanismos de reprodução, e outra que é a informação propriamente dita;mecanismos de reprodução, e outra que é a informação propriamente dita;
Nutrição e Respiração:Nutrição e Respiração: como a função destes dois processos é a mesma, como a função destes dois processos é a mesma, obter energia, eles não são distinguíveis em Vida Artificial; obter energia, eles não são distinguíveis em Vida Artificial;
Hormonas Virtuais:Hormonas Virtuais: o comportamento é resultado de muitas equações que o comportamento é resultado de muitas equações que simulam o funcionamento das hormonas, que podem simular ciclos (sexual, simulam o funcionamento das hormonas, que podem simular ciclos (sexual, ontogénicos, entre outros) ou sentimentos (prazer, dor, medo, desejo); ontogénicos, entre outros) ou sentimentos (prazer, dor, medo, desejo);
Formas de captação de estímulos: Formas de captação de estímulos: estas funções estão relacionadas com estas funções estão relacionadas com a linguagem e permitem o contacto com a sua realidade;a linguagem e permitem o contacto com a sua realidade;
Vida Artificial e Vida RealReprodução
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.
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Como se compara a Vida Artificia à Vida Real
Vida Artificial e Vida Real
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A Vida Artificial
Variabilidade de Espécies:Variabilidade de Espécies: em alguns sistemas existe uma só em alguns sistemas existe uma só espécie, noutros existem desde logo várias espécies com diferentes espécie, noutros existem desde logo várias espécies com diferentes complexidades e regras.complexidades e regras.
Reprodução dos Processos Bioquímicos
(cont.)
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Como se compara a Vida Artificial à Vida Real
Muitos sistemas não contêm qualquer interacção com o ambiente, outros Muitos sistemas não contêm qualquer interacção com o ambiente, outros têm uma interacção simples, por regras simples e unas, como a função de têm uma interacção simples, por regras simples e unas, como a função de territorialidade, a comunicação e a locomoção.territorialidade, a comunicação e a locomoção.
Comunicação;Comunicação;
Formas de interacção;Formas de interacção;
Aprendizagem.Aprendizagem.
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A Vida Artificial
Vida Artificial e Vida RealAmbiente – Recriação e Interacção
É amigo É amigo ou ou
inimigo?inimigo?
Posso fazer Posso fazer sexo com ele?sexo com ele?
Posso Posso comê-lo?comê-lo?
Oral
Físico
Químico
Simbiose:
Benefício para ambos;
Dependência Física;
Rara porque seriam considerados como um só.
Mutualismo:Mutualismo:
Benefício para ambos;Benefício para ambos;
Sem dependência física;Sem dependência física;
Muito comum na Vida Artificial.Muito comum na Vida Artificial.
Comensalismo: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:Saprofitismo:
Alimenta-se de restos mortos;Alimenta-se de restos mortos;
Bastante comum em variados sistemas.Bastante comum em variados sistemas.
Parasitismo:Parasitismo:
• Um dos seres tem vantagem, o outro fica Um dos seres tem vantagem, o outro fica prejudicado;prejudicado;
• Bastante comum, nomeadamente a nível do Bastante comum, nomeadamente a nível do Sistema Tierra.Sistema Tierra.
Competição: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.
IntuiçãoIntuição
Tentativa e ErroTentativa e ErroInstruçãoInstruçãoObservaçãoObservação
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Como se compara a Vida Artificial e a Vida Real
Mutação:Mutação: Ocorre nos sistemas artificiais através da substituição, exclusão ou Ocorre nos sistemas artificiais através da substituição, exclusão ou cópia de um bit (quando um 0 se torna um 1 ou vice versa) ;cópia de um bit (quando um 0 se torna um 1 ou vice versa) ;
Crossing Over:Crossing Over: Pode acontecer o cruzamento de informação nos sistemas Pode acontecer o cruzamento de informação nos sistemas artificiais de forma similar ao Crossing Over natural;artificiais de forma similar ao Crossing Over natural;
Selecção Natural:Selecção Natural: utilizam-se os Sistemas Classificatórios que seleccionam os utilizam-se os Sistemas Classificatórios que seleccionam os seres com maior capacidade de resolução de problemas, eliminando os mais seres com maior capacidade de resolução de problemas, eliminando os mais fracos;fracos;
Programação Evolutiva:Programação Evolutiva: é diferente da evolução natural, dando-se no sentido é diferente da evolução natural, dando-se no sentido Top-Down, filtrando-se as melhores regras que possibilitem resolver determinado Top-Down, filtrando-se as melhores regras que possibilitem resolver determinado problema, conferindo objectivo à evolução;problema, conferindo objectivo à evolução;
Estratégias de evolução:Estratégias de evolução: as regras são muitas e muito complexas, podendo os as regras são muitas e muito complexas, podendo os indivíduos não ser eliminados só porque não possibilitam a resolução de qualquer indivíduos não ser eliminados só porque não possibilitam a resolução de qualquer problema, como por outras razões (como falta de energia).problema, como por outras razões (como falta de energia).
Vida Artificial e Vida Real Reprodução e Evolução
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A Vida Artificial
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Mas onde podemos encontrar a vida artificial?
Podemos dividir em dois tipos:Podemos dividir em dois tipos: Singulares:Singulares:
• Robótica;Robótica;• Vírus;Vírus;• Modelo COG;Modelo COG;
Em comunidade:Em comunidade:• The Sims;The Sims;• Creatures;Creatures;• Formigas;Formigas;• Floyds; Floyds; • Boids; Boids; • Sistema Tierra; Sistema Tierra;
Exemplos de Vida Artificial
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Mas onde podemos encontrar a vida artificial?
Exemplos de Vida Artificial
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Boids
• Criados por Craig Reynolds;Criados por Craig Reynolds;
• Simulam o voô dos pássaros Simulam o voô dos pássaros segundo regras simples;segundo regras simples;
• Alguns biólogos creiem que são Alguns biólogos creiem que são as mesmas regras que regem os as mesmas regras que regem os verdadeiros pássaros.verdadeiros pássaros.
Vírus
• ApesarApesar de não terem sido de não terem sido criados com esse objectivo, criados com esse objectivo, cumprem as leis biológicas da cumprem as leis biológicas da vida.vida.
Creatures
• Jogo com diversas espécies, um Jogo com diversas espécies, um ambiente rico em interacções e ambiente rico em interacções e criaturas que dispões de meios de criaturas que dispões de meios de aprendizagem;aprendizagem;
• Há evolução e sistema de Há evolução e sistema de hormonas;hormonas;
• Algumas das criaturas desenvolvem Algumas das criaturas desenvolvem um cultura e linguagem.um cultura e linguagem.
The Sims
• Programa com finalidade lúdica Programa com finalidade lúdica que dispensa apresentações;que dispensa apresentações;
• O comportamento é ditado por O comportamento é ditado por funções de causa-efeito simples, funções de causa-efeito simples, sem simulação de hormonas.sem simulação de hormonas.
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Mas onde podemos encontrar a vida artificial?
Exemplos de Vida Artificial
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A Vida Artificial
Formigas em comunidade
Quando duas formigas se reproduzem , cria-se uma nova formiga com caracteristicas similares às dos pais.
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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
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A Vida Artificial
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George Dyson dizia “No jogo da vida há três jogadores na mesa, os seres 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 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?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 E se for assim, devemos continuar a construir aquilo que provocará a nossa destruição?nossa destruição?
Teremos direito de usar máquinas com emoções como se fossem… Teremos direito de usar máquinas com emoções como se fossem… máquinas?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 Teremos o direito de criar seres sem saber as consequências dessa criação, tanto para nós como para eles?criação, tanto para nós como para eles?
Quais são os nossos direitos? E os deles?
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Questões Éticas
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Comparou-se o funcionamento da Vida Artificial com a Vida Real;Comparou-se o funcionamento da Vida Artificial com a Vida Real;
Estas duas aproximam-se bastante;Estas duas aproximam-se bastante;
A vida Artificial encontra-se em evolução e um dia poderá mesmo ser A vida Artificial encontra-se em evolução e um dia poderá mesmo ser considerada vida por todos.considerada vida por todos.
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A Vida Artificial
Conclusão
