Jul, 2023

生物创造 CA：一个使用细胞自动机的生物制造项目

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TL;DR介绍了使用细胞自动机（CA）的生物制造项目 Biomaker CA。通过 CA 规则在 2D 网格上模拟复杂的生物群落，并通过 Python JAX 框架在 GPU 上并行计算，展示了该项目如何在多种环境和物理规律、不同的模型架构和变异策略下，使植物代理生长、存活、繁殖和进化，形成稳定和不稳定的生物群落。此外，还展示了如何通过元进化或 Petri 盘元进化这两种方法，在恶劣环境中进行模型的元进化，以及如何在更大的环境中交互演化植物模型并部署。
发现论文，激发创造
  • 智慧生命的游戏

    这篇论文介绍了神经元细胞自动机的概念，并探讨了其与卷积神经网络相结合在预测机器方面的应用，以及通过计算每个单元的适应性分数和随机性移动来优化神经元自动机。

    Jan, 2023

  • Coralai: 具有自主进化的体验感知神经元元胞自动机生态系统

    Coralai 是一个用于探索神经元元胞自动机（NCA）多样化生态系统的框架，通过使用模块化的 GPU 加速 Taichi 内核，以 HyperNEAT 和 PyTorch 实现的局部存活、合并和变异操作，实现了生物在 Coralai 中的相互作用、环境变化和进化。通过模拟黏菌行为的物理实验，展示了固定和移动生物之间的竞争、资源消耗和恢复循环以及多样化生物之间的共生关系。同时提出未来研究工作的设想，通过多尺度复杂性和多样性的度量来发现模拟参数。Coralai 的代码可在该 URL 获取，视频演示可在该 URL 获取。

    Jun, 2024

  • 神经元细胞自动机可以响应信号

    本文介绍了神经细胞自动机（NCAs）作为人工形态发生模型的发展，并展示了 NCAs 对于内部和外部信号的反应能力，能够通过内部信号生长出多种形态， 通过外部信号改变颜色，并为将动态行为嵌入 NCA 模型打下基础。

    May, 2023

  • 使用 2D 细胞自动机生成 3D 地形

    该研究论文通过对多个细胞自动机转换规则的实验，初步探索了使用二维细胞自动机通过简单而有效的叠加方法生成三维地形，并展示了其在实时游戏地形生成方面的潜在适用性。

    Jun, 2024

  • 使用书和书签的人工生命

    本文介绍了一种新的人工生命模型，可以模拟细胞自动机和虚拟生物的特征，实现了形态和行为上高度自由的同时又能模拟繁殖、发展、个体互动等生命特征。通过阅读遗传信息的方式，执行扩张、连接、断开和过渡四个动作，模拟出了具有独特的生存策略和生活方式，同时在繁殖、发展和个体互动方面获得了有趣的性质。

    Oct, 2022

  • 一个有机体始于单个像素细胞：高分辨率图像合成的神经细胞扩散

    通过模仿生物进化的方式，本研究引入了一种名为 Generative Cellular Automata (GeCA) 的新模型系列，作为一种有效的补充工具，用于视网膜疾病分类的两种成像模式：Fundus 和光学相干断层扫描（OCT）。在 OCT 成像的背景下，GeCA 显著提升了 11 种不同眼科疾病的性能，相较于传统基线模型，平均 F1 分数提高了 12%。在相似的参数限制下，GeCA 优于融合 UNet 或基于 Transformer 的去噪模型的扩散方法。

    Jul, 2024

  • 使用多样性搜索在细胞自动机中发现感觉运动代理

    研究人工生命领域探讨计算机模拟中类似生命的现象，如自我组织、自主性或自我调节。本文利用机器学习的最新进展，结合多样性搜索、课程学习和梯度下降等算法，自动搜索能够与外部障碍物相互作用并保持完整性的局部结构，即原始形式的感知运动机制。我们展示了这种方法能够系统地找到导致基本机制自组织的细胞自动机环境条件，并通过多个实验证明了发现的个体在移动、保持身体完整性和穿越障碍物方面具有出乎意料的稳健能力，同时还表现出强大的泛化能力，在训练期间没有看到的尺度变化、随机更新或环境干扰方面具有鲁棒性。我们讨论了这种方法在人工智能和合成生物工程领域的新视角。

    Feb, 2024

  • HyperNCA：使用神经元细胞自动机生成发育网络

    通过使用基于神经细胞自动机 (NCA) 的超网络方法，我们可以在受到自组织系统和信息理论方法的启发下，以发育生物学为基础，生长出能够解决常见强化学习任务的神经网络，并探索了如何使用相同的方法来构建发育变形网络，以解决最初强化学习任务的变化版本。

    Apr, 2022

  • 神经元细胞自动机纹理生成

    本文利用神经元细胞自动机（NCA）算法实现了基于单个模板图像的纹理生成器，其中神经元细胞自动机算法提供了一种学习分布式本地算法生成纹理的范例，并具有高保真度和鲁棒性。

    May, 2021

  • 神经元元胞自动机中的新兴动力学

    我们研究了神经元元胞自动机（NCA）模型的架构与其所产生的动态图案之间的关系，并发现 NCA 输出的紧密度和比例性与架构的两个变量之间存在强相关性，因此我们提出了用于创建动态 NCA 的设计原则。

    Apr, 2024