الإنساليات المخلقة

يشير مصطلح الإنساليات المخلقة (بالإنجليزية: Morphogenetic robotics)‏^[1] بشكل عام إلى المناهج التي تتناول التحديات في مجال الإنساليات المستوحاة من التشكل الحيوي.^[2]^[3]

الخلفية

الاختلاف عن التخلق المتوالي

إنساليات التكوين التشكيلي متصلة بإنساليات التخلق المتوالي ولكنها تختلف عنها. والفرق الرئيسي بين إنساليات التكوين التشكيلي و«إنساليات التخلق المتوالي» هو أن الأول يركز على التنظيم الذاتي وإعادة التشكيل الذاتي والتجميع الذاتي والتحكم ذاتي التكيف للإنساليات باستخدام آلياتٍ جينية وخلوية مستوحاة من التخلق الحيوي المبكر (التطور المستقل عن النشاط)؛ حيث يتطور جسم الكائن الحي ووحدة التحكم لديه في وقتٍ واحد، بينما يركز النوع الثاني على تطور القدرات الإدراكية للإنساليات، مثل اللغة والعاطفة والمهارات الاجتماعية من خلال التجربة والخبرة التي يكتسبها خلال عمره (التطور المعتمد على النشاط). وترتبط إنساليات التكوين التشكيلي ارتباطًا وثيقًا بعلم الأحياء الإنمائي وعلم أحياء الأنظمة، في حين أن إنساليات التكوين التشكيلي ترتبط بعلم الأعصاب الإدراكي التنموي المنبثق من علوم الإدراك وعلم النفس الإنمائي وعلم الأعصاب.

الموضوعات

تتضمن إنساليات التكوين التشكيلي - ولا تقتصر على- الموضوعات الرئيسية التالية:

«إنساليات التكوين التشكيلي السربية» تتعامل مع التنظيم الذاتي لإنساليات متعددةٍ باستخدام آلياتٍ جينية وخلوية تنظم التخلُّقِ الحيوي المبكر؛^[4]^[5]^[6]^[7]^[8]^[9]
«إنساليات التكوين التشكيلي التركيبية» وهي عندما تُوائم إنسالياتٌ تركيبية تشكيلتها ذاتيًا باستخدام مبادئ التخلُّقِ؛^[10]^[11]
«الأساليب الإنمائية» وتبحث في تصميم خطة الجسم للإنساليات؛ مثل أجهزة الاستشعار والمشغلات فضلاً عن تصميم وحدة التحكم؛ مثل وحدة تحكم عصبيٍ باستخدام جين الترميز الإنتاجي ^[12] من نموذج الشبكة التنظيمية.^[13]^[14]^[15]^[16]^[17]

المراجع

^ Y. Jin and Y. Meng. Morphogenetic robotics: An emerging new field in developmental robotics. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, Part C: Applications and Reviews, 41(2):145-160, 2011 نسخة محفوظة 15 يوليو 2017 على موقع واي باك مشين.
^ I. Salazar-Ciudad, H. Garcia-Fernandez, and R. V. Sole. Gene networks capable of pattern formation: from induction to reaction-diffusion. Journal of Theoretical Biology, 205:587-603, 2000
^ L. Wolpert. Principles of Development. Oxford University Press, 2002
^ H. Guo, Y. Meng, and Y. Jin. A cellular mechanism for multi-robot construction via evolutionary multi-objective optimization of a gene regulatory network. BioSystems, 98(3):193-203, 2009 نسخة محفوظة 06 مارس 2016 على موقع واي باك مشين.
^ M. Mamei, M. Vasirani, F. Zambonelli, Experiments in morphogenesis in swarms of simple mobile robots. Applied Artificial Intelligence, 18, 9-10: 903-919, 2004
^ W. Shen, P. Will and A. Galstyan. Hormone-inspired self-organization and distributed control of robotic swarms. Autonomous Robots, 17, pp.93-105, 2004
^ H. Hamann, H. Wörn, K. Crailsheim, T. Schmickl: Spatial macroscopic models of a bio-inspired robotic swarm algorithm. IROS 2008: 1415-1420
^ Y. Jin, H. Guo, and Y. Meng. A hierarchical gene regulatory network for adaptive multi-robot pattern formation. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, Part B: Cybernetics, 42(3):805-816, 2012 نسخة محفوظة 04 مارس 2016 على موقع واي باك مشين.
^ H. Guo, Y. Jin, and Y. Meng. A morphogenetic framework for self-organized multi-robot pattern formation and boundary coverage. ACM Transactions on Autonomous and Adaptive Systems, 7(1), Article No. 15, April 2012. doi:10.1145/2168260.2168275
^ T. Schmickl, J. Stradner, H. Hamann, and K. Crailsheim. Major Feedbacks that Support Artificial Evolution in Multi-Modular Robotics. Proc. IEEE/RSJ Int. Conf. Intelligent Robots and Systems (IROS), Exploring New Horizons in Evolutionary Design of Robots Workshop, Oct. 11-15 2009, St. Louis, MO, USA, pp. 65-72
^ Y. Meng, Y. Zheng and Y. Jin. Autonomous self-reconfiguration of modular robots by evolving a hierarchical mechnochemical model. IEEE Computational Intelligence Magazine, 6(1):43-54, 2011 نسخة محفوظة 12 مارس 2020 على موقع واي باك مشين.
^ G.S. Hornby and J.B. Pollack. Body-brain co-evolution using L-systems as a generative encoding. Artificial Life, 8:3, 2002 نسخة محفوظة 10 مارس 2012 على موقع واي باك مشين.
^ J.A. Lee and J. Sitte. Morphogenetic Evolvable Hardware Controllers for Robot Walking. In: 2nd International Symposium on Autonomous Minirobots for Research and Edutainment (AMiRE 2003), Feb. 18-20, 2003, Brisbane, Australia نسخة محفوظة 10 سبتمبر 2015 على موقع واي باك مشين.
^ G. Gomez and P. Eggenberger. Evolutionary synthesis of grasping through self-exploratory movements of a robotic hand. Congress on Evolutionary Computation, 2007
^ L. Schramm, Y. Jin, B. Sendhoff. Emerged coupling of motor control and morphological development in evolution of multi-cellular animates. 10th European Conference on Artificial Life, Budapest, September 2009
^ Y. Meng, Y. Jin and J. Yin. Modeling activity-dependent plasticity in BCM spiking neural networks with application to human behavior recognition. IEEE Transactions on Neural Networks, 22(12):1952-1966, 2011 نسخة محفوظة 04 مارس 2016 على موقع واي باك مشين.
^ J. Yin, Y. Meng and Y. Jin. A developmental approach to structural self-organization in reservoir computing. IEEE Transactions on Autonomous Mental Development, 2012

وصلات خارجية

[Jin1-1] Y. Jin and Y. Meng. Morphogenetic robotics: An emerging new field in developmental robotics. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, Part C: Applications and Reviews, 41(2):145-160, 2011 نسخة محفوظة 15 يوليو 2017 على موقع واي باك مشين.

[2] I. Salazar-Ciudad, H. Garcia-Fernandez, and R. V. Sole. Gene networks capable of pattern formation: from induction to reaction-diffusion. Journal of Theoretical Biology, 205:587-603, 2000

[3] L. Wolpert. Principles of Development. Oxford University Press, 2002

[4] H. Guo, Y. Meng, and Y. Jin. A cellular mechanism for multi-robot construction via evolutionary multi-objective optimization of a gene regulatory network. BioSystems, 98(3):193-203, 2009 نسخة محفوظة 06 مارس 2016 على موقع واي باك مشين.

[5] M. Mamei, M. Vasirani, F. Zambonelli, Experiments in morphogenesis in swarms of simple mobile robots. Applied Artificial Intelligence, 18, 9-10: 903-919, 2004

[6] W. Shen, P. Will and A. Galstyan. Hormone-inspired self-organization and distributed control of robotic swarms. Autonomous Robots, 17, pp.93-105, 2004

[7] H. Hamann, H. Wörn, K. Crailsheim, T. Schmickl: Spatial macroscopic models of a bio-inspired robotic swarm algorithm. IROS 2008: 1415-1420

[8] Y. Jin, H. Guo, and Y. Meng. A hierarchical gene regulatory network for adaptive multi-robot pattern formation. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, Part B: Cybernetics, 42(3):805-816, 2012 نسخة محفوظة 04 مارس 2016 على موقع واي باك مشين.

[9] H. Guo, Y. Jin, and Y. Meng. A morphogenetic framework for self-organized multi-robot pattern formation and boundary coverage. ACM Transactions on Autonomous and Adaptive Systems, 7(1), Article No. 15, April 2012. doi:10.1145/2168260.2168275

[10] T. Schmickl, J. Stradner, H. Hamann, and K. Crailsheim. Major Feedbacks that Support Artificial Evolution in Multi-Modular Robotics. Proc. IEEE/RSJ Int. Conf. Intelligent Robots and Systems (IROS), Exploring New Horizons in Evolutionary Design of Robots Workshop, Oct. 11-15 2009, St. Louis, MO, USA, pp. 65-72

[11] Y. Meng, Y. Zheng and Y. Jin. Autonomous self-reconfiguration of modular robots by evolving a hierarchical mechnochemical model. IEEE Computational Intelligence Magazine, 6(1):43-54, 2011 نسخة محفوظة 12 مارس 2020 على موقع واي باك مشين.

[12] G.S. Hornby and J.B. Pollack. Body-brain co-evolution using L-systems as a generative encoding. Artificial Life, 8:3, 2002 نسخة محفوظة 10 مارس 2012 على موقع واي باك مشين.

[13] J.A. Lee and J. Sitte. Morphogenetic Evolvable Hardware Controllers for Robot Walking. In: 2nd International Symposium on Autonomous Minirobots for Research and Edutainment (AMiRE 2003), Feb. 18-20, 2003, Brisbane, Australia نسخة محفوظة 10 سبتمبر 2015 على موقع واي باك مشين.

[14] G. Gomez and P. Eggenberger. Evolutionary synthesis of grasping through self-exploratory movements of a robotic hand. Congress on Evolutionary Computation, 2007

[15] L. Schramm, Y. Jin, B. Sendhoff. Emerged coupling of motor control and morphological development in evolution of multi-cellular animates. 10th European Conference on Artificial Life, Budapest, September 2009

[16] Y. Meng, Y. Jin and J. Yin. Modeling activity-dependent plasticity in BCM spiking neural networks with application to human behavior recognition. IEEE Transactions on Neural Networks, 22(12):1952-1966, 2011 نسخة محفوظة 04 مارس 2016 على موقع واي باك مشين.

[17] J. Yin, Y. Meng and Y. Jin. A developmental approach to structural self-organization in reservoir computing. IEEE Transactions on Autonomous Mental Development, 2012

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]