[论文解读] Moderate Environmental Variation Promotes Adaptation in Artificial Evolution.

Nicola Milano, Jônata Tyska Carvalho+1 more|arXiv (Cornell University)|Oct 22, 2017

Evolutionary Game Theory and Cooperation被引用 1

一句话总结

本文表明，在人工进化过程中，适度的环境变异通过优化环境稳定与变化之间的平衡，能够增强人工代理的适应性。主要发现是，中等变异速率同时最大化了系统发育变化和代理性能，表明变异在不破坏适应性稳定性的前提下，可促进进化创新。

ABSTRACT

In this paper we analyze the role of environmental variations in the evolution of artificial agents situated in an external environment and we demonstrate how environmental variations promote the evolution of better agents. The beneficial effect is maximized at intermediate rates of variations, i.e. when the dynamics of the environment displays a sufficient level of stability and variability. The analysis of the obtained results indicate that the adaptive advantage provided by environmental variations is due to the fact that it increases the rate with which evolving agents change phylogenetically. The performance of the adaptive agents and the rate with which agents change phylogenetically are maximized at moderate rate of variations of the environment which provide a good tradeoff between environmental variation and stability.

研究动机与目标

• 研究环境变异如何影响人工代理在外部环境中的进化轨迹。
• 确定能最大化代理适应性和性能的环境变异最优速率。
• 分析环境动态与进化代理系统发育变化速率之间的关系。
• 识别环境变异增强进化适应性的作用机制。

提出的方法

• 在可控环境变异速率的模拟环境中对代理进行进化。
• 在实验中系统性调节环境变异，以测试不同的变化速率。
• 在不同变异水平下测量并比较代理性能与系统发育变化。
• 系统发育变化被量化为代理在进化时间中遗传分化速率。
• 利用模拟实验获得的实证数据，分析变异速率、性能与进化动态之间的关系。

实验结果

研究问题

• RQ1 环境变异速率如何影响人工代理的适应性？
• RQ2 何种程度的环境变异能最大化代理性能与进化创新？
• RQ3 为何适度的环境变异相比稳定或高度多变的环境更能增强适应性？
• RQ4 系统发育变化与环境变异及代理性能之间有何关联？

主要发现

• 适度的环境变异速率在人工进化中带来最高的代理性能水平。
• 进化代理的系统发育变化速率在中等变异速率时达到最大。
• 环境变异通过加快进化分歧速度来增强适应性。
• 环境中稳定与可变性的最优平衡可实现最佳进化结果。