无界演化与创新的正式定义揭示了动力系统中开放式演化的普适机制
神经与进化计算
2016-12-20 v2 元胞自动机与格子气
摘要
开放式演化（OEE）与多种生物、人工和技术系统相关，但一直难以在硅基系统中复现。大多数理论努力聚焦于生物学中出现的开放式演化的关键方面。我们将该问题重新表述为动力系统理论中更一般的问题，基于两个标志性特征提供开放式演化的简单判据：无界演化与创新。我们将无界演化定义为在等效孤立系统的预期庞加莱回归时间内非重复的模式，将创新定义为孤立系统中未观察到的轨迹。作为案例研究，我们实现了细胞自动机（CA）的新变体，其中更新规则允许以三种替代方式随时间变化。每种都能产生开放式演化的条件，但能力各异。我们发现状态依赖动力学（被广泛视为生命的标志）在统计上优于其他候选机制，并且是唯一以可扩展方式产生开放式演化的机制，这对持续演化的概念至关重要。该分析提出了一个统一生成OEE机制与生活及其制品特有特征的新框架，对生物和人工系统具有广泛适用性。
引用
@article{arxiv.1607.01750,
title = {Formal Definitions of Unbounded Evolution and Innovation Reveal Universal Mechanisms for Open-Ended Evolution in Dynamical Systems},
author = {Alyssa M Adams and Hector Zenil and Paul CW Davies and Sara I Walker},
journal= {arXiv preprint arXiv:1607.01750},
year = {2016}
}
备注
Main document: 17 pages, Supplement: 21 pages Presented at OEE2: The Second Workshop on Open-Ended Evolution, 15th International Conference on the Synthesis and Simulation of Living Systems (ALIFE XV), Canc\'un, Mexico, 4-8 July 2016 (http://www.tim-taylor.com/oee2/)