[論文レビュー] Collective Adaptive Systems: Challenges Beyond Evolvability

Serge Kernbach, Thomas Schmickl+1 more|arXiv (Cornell University)|Aug 29, 2011

Geomagnetism and Paleomagnetism Studies参考文献 2被引用数 31

ひとこと要約

本稿は、集団的自己適応型システムにおける現在の適応可能性を超える重要な課題を特定し、長期的制御可能性、人工化学、人工的対人関係、自己生成現象に焦点を当てる。今後のシステムは、新規の人工化学および進化的枠組みを通じて、意図的な可塑性、自己組織化、および設計された出現を達成する必要があると提言する。

ABSTRACT

This position paper overviews several challenges of collective adaptive systems, which are beyond the research objectives of current top-projects in ICT, and especially in FET, initiatives. The attention is paid not only to challenges and new research topics, but also to their impact and potential breakthroughs in information and communication technologies.

研究の動機と目的

• 現在の適応可能性および適応性の目標を超える集団的自己適応型システムにおける根本的な研究ギャップを同定すること。
• 高い可塑性を有する自己発展的・自己組織的人工システムの長期的制御可能性および予測可能性を検討すること。
• システムの自己適応および進化を可能にするために、人工化学が果たす役割を調査すること。
• 設計されたシステムにおける人工的対人関係および自己現象（例：自己認識、自己複製）の出現を探索すること。
• システムの安定性および制御可能性を保証する形で、出現を設計する課題に取り組むこと

提案手法

• 現在のICTおよびFET研究を超える集団的自己適応型システムの概念的枠組みを提示し、異分野の課題を特定する。
• 自己自律的かつ可塑性の高いシステムの、自由度の増加を伴う長期的発達過程を、自律的で可塑性の高いシステムの視点から分析する。
• 人工化学の概念を導入し、システム構成要素および制御論理の動的再構成を可能にするメカニズムとする。
• 特に生物学的および社会的システムを参考にし、人工的相互作用ネットワークの設計に活用する。
• 自己調節およびホルモン様シグナル伝達を、人工システムにおける自己調節および自己認識のメカニズムとして検討する。
• 人工生命の分野におけるシステムダイナミクスおよび進化的な手法を活用し、複雑かつ自己適応的な行動をモデル化・設計することを提唱する

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 集団的自己適応型システムにおいて、適応性、適応可能性、および出現行動を超えて何が存在するのか？
• RQ2 自己自律的人工システムにおける長期的発達過程の背後にある駆動要因は何か？
• RQ3 進化的自己組織化および発達的可塑性を、長期スケールで意味的に制御可能だろうか？
• RQ4 人工的対人関係および自己認識の出現は、発達的ずれや不安定性を引き起こすだろうか？
• RQ5 人工化学は、生物学的プロセスに類似したソフトウェアおよび制御システムのイン・サイト適応を可能にするだろうか？

主な発見

• 自己発展的システムの長期的制御可能性は、自由度の増加および発達的ずれのため、依然として大きな課題のままである。
• システム構成要素または制御論理をイン・サイトで再書き換え可能な人工化学は、動的かつ適応的進化を可能にするが、スケーリングおよび意味的課題に直面している。
• 集団的システムにおける人工的対人関係は、複雑な相互作用ネットワークを生じさせ、因果関係の特定を困難にし、予測可能性を損なう。
• 生態的制約および自己恒常性調節から生じる自己現象（自己複製、自己回復など）は出現するが、その長期的制御は未だ確立されていない。
• 現在の工学的アプローチでは、非常に適応可能でありながら、長期的かつ目的指向の自己発展が可能なシステムにはまだ対応できない。
• 自己および人工的恒常性の出現は、自律的かつ自己認識可能なシステムへの道筋を示唆するが、制御可能性および検証のための新しい原則が求められる