«Те, кто». Мэтью Лутц и Алессия Нигретти

Накануне открытия проекта «Грядущий мир: экология как новая политика. 2030–2100» ушел из жизни один из его участников — Саша Пофлепп. Мэтью Лутц и Алессия Нигретти, соавторы представленной на выставке инсталляции «Те, кто», подготовили развернутое описание этого произведения.

Саша Пофлепп в сотрудничестве с Мэтью Лутцем и Алессией Нигретти
«Те, кто». 2019
Инсталляция с динамическим контентом, созданная для выставки «Грядущий мир: экология как новая политика. 2030–2100» в Музее современного искусства «Гараж»

Авторский коллектив:
Саша Пофлепп, исследование, концепция, руководство
Мэтью Лутц, консультант по вопросам вычислительной биологии и экологии, автор аудиокомпозиции
Алессия Нигретти, программирование на платформе Unity

Алессия Нигретти (род. 1996, Катания, Италия) — разработчица игр, специализирующаяся на искусственном интеллекте. Работает игровым инженером в компании Klang Games (Берлин). Ее последние работы варьируются от разработки аудиовизуальных инструментов с биологической обратной связью (biofeedback) для виртуальной реальности до экспериментов с приложениями, использующими искусственный интеллект, для видеоигр и виртуальных миров. Живет и работает в Нью-Йорке.

Мэтью Лутц (род. 1980, Пенсильвания, США) — биолог, дизайнер и музыкант, чьи исследования сфокусированы на изучении поведения животных и машин в групповых и распределенных системах. Получил степень Ph. D. по экологии и эволюционной биологии в Принстонском университете, где изучал самоорганизованные структуры и динамику миграции кочевых муравьев, и магистерскую степень по архитектурному дизайну в Колумбийском университете. В настоящее время является исследователем в Институте поведения животных Общества Макса Планка (Констанц). Живет и работает в Берлине.

Описание проекта

Естественнонаучные музеи представляют историю живого мира: существующие формы жизни и предпосылки к их появлению. При этом они часто демонстрируют препарированных животных в сочетании с другими медиа, призванными оживить экспонаты. Государственный Дарвиновский музей в Москве традиционно сочетает таксидермию с картинами, иллюстрирующими образ жизни и среду обитания тех или иных биологических видов.

Однако есть ощущение, что музей мог бы показать кое-что еще — нечто уникальное для живых систем, дать выражение параметрам, сложность которых мы не можем в полной мере осознать. Музейная экспозиция в ее нынешнем варианте завершается нашим собственным видом, Homo sapiens, в его «естественной» среде обитания, в основном состоящей из синтетических материалов и информационных технологий.

В ответ на это проект «Те, кто» предлагает умозрительное расширение музея и его двойной парадигмы форм и типов поведения за счет сферы симулируемой жизни. Этот мир состоит из искусственных форм жизни, которые эволюционируют во времени, набора источников существования, которыми они пользуются, и среды, в которой они рождаются и существуют.

В начале каждого дня начинается новый мир.

Новые формы жизни рождаются, множатся, порой обособляются и отдаляются в поисках ресурсов, иногда взаимодействуют друг с другом и со временем умирают. В мир постоянно приходят новые существа; скорость их появления уравновешивается распадом и смертью оставленных позади прозрачных оболочек, что поддерживает сбалансированный размер мировой популяции.

Базовая структура мира, в которой изначально происходит стимулируемое обучение агентов и используется генетический алгоритм для развития новых форм и моделей поведения, мыслится как своеобразная игровая площадка для свободного исследования поведения и появления интеллекта какого бы то ни было рода. Уровни и ценность ресурсов можно также связать с параметрами реального мира (например, стоимостью редких минералов), чтобы визуально представить динамику рынка.

Сосредоточенный на интригующих связях между стимулируемым обучением и естественным отбором, этот мир задает контекст для постановки фундаментальных вопросов, касающихся обучения, эволюции и сходства между ними, на чем акцентирует внимание теоретик вычислительных систем Лесли Вэлиант. Хотя мы не предлагаем ответов на эти вопросы, возможно, их попытаются дать другие.

Так чего же хочет мир?

Описание алгоритма

В каждом поколении агенты (каждый со своим собственным генотипом) мутируют и отбираются в зависимости от их приспособленности. Приспособленность агентов определяется их успехом в освоении ресурсов, которые обеспечивают их энергией, необходимой для исследования окружающей среды и производства новых агентов. Агенты учатся собирать ресурсы благодаря нейронным сетям, в которых задействуется стимулируемое обучение, а их поведение разнится в зависимости от генотипа.

Обучение с подкреплением (ML-агенты)

На каждом временном этапе агент учится обследовать среду и фиксировать наличие необходимых ресурсов под пятью углами (∠-45°, ∠-30°, ∠0°, ∠30°, ∠45°) перед собой на осях X и Z (ширина и глубина) (всего 9 углов, учитывая, что нулевой угол является общим для обеих осей).

Изучив среду, агент решает, какое действие следует предпринять. В каком из девяти направлений произойдет спаун (то есть возникнет новый агент). В каждом цикле нейросеть определяет две локации: первая — место возникновения нового агента (направление спауна), вторая — сторона, в которой происходит возникновение (верхняя, левая, правая, передняя и задняя).

Награда присваивается всякий раз, когда агент приближается к ресурсу или подбирает его. Это позволяет нейронной сети находить подходящие связи между действиями и средой. Постепенно процесс обучения устанавливает достаточно высокую награду за правильные действия, что позволяет агентам демонстрировать разумное поведение.

Генетический алгоритм

В каждом поколении (10 секунд) приспособленность популяции агентов измеряется в зависимости от освоенных ресурсов. Затем исходный генетический код каждого агента в популяции мутирует с вероятностью 50%.

В число «генов», которые могут мутировать, входят такие параметры, как диапазон чувствительности, способность делиться, сотрудничество с агентами иных типов, потребность в ресурсах, необходимых для выживания, размер и внешний вид. На этой стадии приспособленность мутировавшей популяции измеряется и сравнивается с предыдущей. Популяция с максимально высоким уровнем приспособленности выигрывает и замещает предыдущую.

Эпилог

В последнюю неделю реализации проекта нас постигло известие о смерти Саши. Это случилось, когда после долгих месяцев интенсивного совместного исследования, поисков, разработки прототипов и многих часов бесед, затрагивающих некоторые из наиболее глубоких вопросов философии, информатики, эволюции и экологии (за что мы глубоко признательны) должна была выкристаллизоваться экспозиционная форма проекта, и у нас нет сомнений, что Саша хотел бы, чтобы мы довели работу до конца. Хотя невозможно в точности предсказать, каким бы был результат, будь Саша все еще с нами в эти последние дни [перед открытием выставки], мы сделали все от нас зависящее, чтобы создать произведение, которое, как нам кажется, соответствует Сашиному (равно как и нашему общему) ви́дению. С самых первых, концептуальных стадий это была подлинно коллективная работа, поскольку Саша был лидером, высоко ценившим экспертное суждение и вклад каждого члена команды. Поэтому мы как команда испытываем уверенность, завершая проект под его именем.

Разумеется, события прошлой недели (17–23 июня 2019) были для нас болезненны, и эти переживания неизбежно окрасили финальную версию работы. Мы решили сделать агентов монохромными, связав их с визуальным языком таких игр, как шахматы, поскольку Саша любил их, и они являлись постоянной темой, возникавшей в наших дискуссиях.

Ранние прототипы были выполнены в более яркой цветовой гамме, но это были всего лишь «заполнители», и хотя нами обсуждались различные стратегии, мы в тот период еще не решили, будет ли спроектированный нами мир цветным или нет. Что касается звука, то мы лишь начинали обсуждать аудиоэлементы, так что весь саунд-дизайн нынешней версии проекта был выполнен после смерти Саши. Саундтрек, написанный Мэтом, является своего рода посвящением Саше, так что в другой версии проект мог бы иметь и другое звуковое оформление. В конце концов, данное эстетическое решение отражает нашу эмоциональную реакцию на случившееся, и мы надеемся, что Саша одобрил бы его.

Мэтью Лутц и Алессия Нигретти