基于合作神经共进化设计软体医疗器械的形态
神经与进化计算
2025-06-05 v1
摘要
软体机器人在与几何受限环境相互作用的应用中已证明优于传统机器人。设计这些机器人及其控制器具有复杂难度，因为其构件材料表现出非线性特性。人类设计可能受偏见影响，因此应考虑替代性设计方法。我们提出一种合作神经共进化方法，用于设计用于药物输送装置的软体执行器及其控制器。将形态与控制器编码为构成性模式产生网络，通过神经演化增强拓扑（NEAT）和合作共进化方法实现演化，考虑不同的协作方式。研究了四种协作方式：n个最佳个体、n个最差个体、n个最佳与最差个体以及n个随机个体。以Age-Fitness Pareto优化（AFPO）实现的结果作为性能基准。使用的指标包括向上弯曲的最大位移以及对相同演化形态施加多样化控制器的鲁棒性。结果表明，合作神经共进化方法能够产生比AFPO更适合于预期器械的形态。
引用
@article{arxiv.2506.03847,
title = {Designing morphologies of soft medical devices using cooperative neuro coevolution},
author = {Hugo Alcaraz-Herrera and Michail-Antisthenis Tsompanas and Igor Balaz and Andrew Adamatzky},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.03847},
year = {2025}
}