[논문 리뷰] Collective Adaptive Systems: Challenges Beyond Evolvability

Serge Kernbach, Thomas Schmickl외 1명|arXiv (Cornell University)|2011. 08. 29.

Geomagnetism and Paleomagnetism Studies참고 문헌 2인용 수 31

한 줄 요약

이 논문은 현재의 적응 가능성 이상의 핵심 과제를 규명하며, 장기적 통제 가능성, 인공 화학, 인공 사회성, 자가 기원 현상에 중점을 둡니다. 향후 시스템은 새로운 인공 화학과 진화적 프레임워크를 통해 의도적인 유연성, 자율 조직화, 공학적 기원을 달성해야 한다고 제안합니다.

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.

연구 동기 및 목표

• 현재의 적응 가능성 및 적응 목표를 초월하는 집단적 적응 시스템의 근본적 연구 격차를 규명하기 위해.
• 높은 유연성을 지닌 자가 개발 및 자율 조직화 인공 시스템의 장기적 통제 가능성과 예측 가능성에 대해 검토하기 위해.
• 시스템 구성 요소나 제어 논리의 현장 재구성 기능을 가능하게 하는 인공 화학의 역할을 조사하기 위해.
• 공학적으로 설계된 시스템에서 인공 사회성 및 자가 현상(예: 자가 인식, 자가 복제)의 기원을 탐구하기 위해.
• 시스템의 안정성과 통제 가능성을 보장하는 방식으로 기원 현상을 공학적으로 설계하는 과제를 해결하기 위해.

제안 방법

• 현재의 ICT 및 FET 연구를 초월하여 다분야 과제를 식별함으로써 집단적 적응 시스템의 개념적 프레임워크를 제안합니다.
• 자율적이고 탄력적인 시스템이 점차 증가하는 자유도를 지닌 장기적 발달 과정을 분석합니다.
• 시스템 구성 요소와 제어 논리의 동적 재구성을 위한 수단으로서 인공 화학의 개념을 도입합니다.
• 특히 생물학적 및 사회적 시스템을 참고하여 인공 상호작용 네트워크의 설계를 위한 유사성을 도출합니다.
• 자기 조절 및 자가 정체성 확인을 위한 자가 조절 메커니즘으로서의 홈스타시스 조절 및 호르몬 유사 신호 전달 방식을 분석합니다.
• 복잡한 적응 행동을 모델링하고 공학적으로 설계하기 위해 인공 생명에서 유도된 시스템 역학 및 진화적 접근을 주장합니다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 집단적 적응 시스템에서 적응 가능성, 적응 가능성, 기원 행동을 초월해 무엇이 존재하는가?
• RQ2 자율적 인공 시스템의 장기적 발달 과정을 이끄는 주요 원동력은 무엇인가?
• RQ3 장기간에 걸쳐 진화적 자율 조직화와 발달의 탄성성을 의미 있게 통제할 수 있는가?
• RQ4 인공 사회성과 자가 인식의 기원이 발달의 이격 또는 불안정성으로 이어지는가?
• RQ5 인공 화학이 생물학적 과정과 유사하게 소프트웨어 및 제어 시스템의 현장 적응을 가능하게 할 수 있는가?

주요 결과

• 자기 개발 시스템의 장기적 통제 가능성은 자유도 증가와 발달의 이격성으로 인해 여전히 주요 과제이다.
• 현장에서 시스템 구성 요소나 제어 논리를 재작성할 수 있는 인공 화학은 동적이고 적응적인 진화를 가능하게 하지만, 확장성과 의미론적 과제에 직면해 있다.
• 집단적 시스템에서의 인공 사회성은 복잡한 상호작용 네트워크를 만들어내며 원인-결과의 사슬을 흐리게 하여 예측 불가능성을 증가시킨다.
• 생태적 제약과 홈스타시스 조절에 의해 기인하는 자가 현상(예: 자가 복제, 자가 복구)은 기원하지만, 그 장기적 통제는 아직 입증되지 않았다.
• 현재의 공학적 접근 방식은 높은 적응 가능성과 동시에 장기적이고 목표 지향적인 자가 개발 능력을 갖춘 시스템을 다룰 수 없다.
• 자기 및 인공 홈스타시스의 기원은 자율적이고 자가 정체성을 지닌 시스템으로 가는 길을 제시하지만, 통제 가능성과 검증을 위한 새로운 원칙이 필요하다.