| Titre : | L'ontogenèse pour la création de créatures artificielles |
| Auteurs : | Nedjma Djezzar, Auteur ; Noureddine Djedi, Directeur de thèse |
| Type de document : | Mémoire magistere |
| Editeur : | Biskra [Algérie] : Faculté des Sciences Exactes et des Sciences de la Nature et de la Vie, Université Mohamed Khider, 2010 |
| ISBN/ISSN/EAN : | TINF/30 |
| Format : | 1 vol. (154 p.) / ill. / 29 cm |
| Langues: | Français |
| Résumé : |
Dans le but de synthétiser différentes créatures artificielles pour peupler des mondes virtuels ou les reproduire sous forme de robots, nous proposons un modèle hybride ontogénétique et phylogénétique pour générer des créatures complètes possédant un métabolisme, une morphologie et un comportement. Les modèles issus de l’ontogenèse artificielle simulent le développement d’organismes multicellulaires en partant d’une cellule unique. Notre travail a pour but de générer, dans un premier temps, des organismes simples servant à définir par la suite des créatures complètes. Ainsi, nous proposons dans ce mémoire, un modèle bio-inspiré unifiant les approches divisant l’ensemble des systèmes d’ontogenèses artificielles : grammaticales et celles basées sur la chimie cellulaire. Pour la partie grammaticale, nous proposons une variante des L-systèmes paramétriques (APLsystème) afin de simuler d’une manière adaptative la morphogenèse des organismes en fonction de l’état interne des cellules les composent. Les organismes développés possèdent un métabolisme utilisant des substrats de l’environnement pour évoluer, croître et agir. De plus, ils sont capables de s’auto-réparer. Ainsi, si certaines cellules de l'organisme sont détruites après ou même durant la phase de Développement, le modèle est capable de régénérer la structure endommagée. Les résultats obtenus par simulation sont soumis à une comparaison critique avec les modèles de références présentés dans l’état de l’art. A notre connaissance, notre modèle représente la première utilisation de L-systèmes pour orienter la morphogénèse d’une créature multicellulaire artificielle. |
| Sommaire : |
Introduction générale ....... 1 1.1 Contexte générale. ............. 1 1.2 Problématique................... 2 1.3 Contribution. ...................... 3 1.4 Structure du mémoire. ........ 4 Chapitre 2 : La vie artificielle ...................................................... 6 2.1 Introduction. ..................... 6 2.1.1 Origines et objectifs. ...................... 6 2.1.2 Définition. ......................................... 9 2.1.3 Emergence et auto-organisation. ......................... 10 2.2 Morphogenèse. .............. 10 2.2.1 Automates cellulaires. .............. 10 2.2.2 Fractales............................. 12 2.2.3 L-systèmes. ................... 12 2.3 Evolution et adaptation. .... 2.3.1 Algorithmes évolutionnistes. ... 17 2.3.2 Boucle générationnelle ............. 19 2.3.3 Synthèse. .................................... 23 2.4 Apprentissage. ............ 24 2.4.1 Réseaux de neurones........... 24 2.4.2 Systèmes de classeurs. ............. 27 2.5 Créatures Artificielles. ................................................. 30 2.4.3 Epigenèse. ........................ 30 2.4.4 Phylogenèse. ................... 32 2.4.5 Ontogenèse. ............... 39 2.6 Conclusion. .......... 40 Chapitre 3 : L'ontogenèse artificielle..................................................................................41 3.1 Développement. ........... 41 3.1.1 Rôle du développement dans l’orientation de l’évolution. ............................................. 42 3.1.2 Principaux mécanismes. .......... 43 3.2 Ontogenèse artificielle. ............................... 44 3.2.1 Définition et objectif. ................ 45 3.2.2 Avantages et Inconvénients. .... 46 3.3 Modèles de développement artificiel. .......................... 47 3.3.1 Système de réaction-diffusion. .......................................... 47 3.3.2 Biomorphs. ................. 48 3.3.3 Réseaux booléens aléatoires. .. 49 3.3.4 Embryologie artificielle. ........ 51 3.3.5 Morphogenèse de réseaux de neurones. ...................................... 55 3.3.6 Combinaison de mécanismes multiples pour la morphogenèse. ........... 56 3.3.7 Expression différentielle de gènes. .......................................... 57 3.3.8 Réseaux artificiels de régulation. ........................................... 59 3.3.9 METAMorph. ............ 65 3.3.10 Problèmes du drapeau. ........... 66 3.3.11 Cell2organ. ................. 67 3.4 Synthèse. ............ 69 3.4.1 Encodage directe versus indirecte versus implicite. .......................... 69 3.4.2 Approches grammaticales versus basées sur la chimie cellulaire. .............. 70 3.5 Conclusion. ......... 72 Chapitre 4 : Un modèle bio-inspiré pour la synthèse de créatures artificelles ........ 74 4.1 Description globale. ... 75 4.1.1 Objectifs du modèle. ............... 75 4.1.2 Démarche................................. 77 4.1.3 Vue d’ensemble. ...................... 78 4.2 Environnement embryonnaire. ..................................... 79 4.2.1 Diffusion...................................... 80 4.2.2 Cellules. ...................................... 81 4.3 Métabolisme. ................ 81 4.3.1 Chimie artificielle. .................... 82 4.3.2 Chimie artificielle proposée. ...... 82 4.4 Les interactions cellulaires et environnementales. .............................. 84 4.4.1 Capteurs membraneux. ............ 85 4.4.2 Système de sélection d’action. .. 86 4.4.3 Actions cellulaires. ................... 88 4.5 Morphogenèse. ............ 88 4.5.1 Développement artificiel dans les L-systèmes. ................................................................. 89 4.5.2 L-systèmes comme modèle de croissance. ........................................................................ 89 4.5.3 Modèle de croissance proposé. ............................................................................................ 91 4.5.4 Apport de l’extension paramétrique. .................................................................................. 92 4.5.5 APL-système: Variante de L-système paramétrique. ................................................. 92 4.6 Evolution. .................................................................................................................. 98 4.6.1 Génotype. ...................................................................................................................... 98 4.6.2 Démarche évolutionniste. ................................................................................................... 100 4.6.3 Opérateurs génétiques du chromosome APL-système. ................................................. 104 4.6.4 Opérateurs génétiques du chromosome système de sélection d’actions. ................. 106 4.7 Implémentation du modèle. ................................................................................... 107 4.8 Conclusion. ............................................................................................................... 108 Chapitre 5 : Expériences et résultats ............................................................................... 109 5.1 Développement d’organismes simples. ................................................................. 109 5.1.1 Expérimentation 1 : Génération de formes. ..................................................................... 110 5.1.2 Expérimentation 2 : développement du métabolisme................................................... 112 5.2 Expérimentation3 : développement dans des environnements asymétriques ... 118 5.3 Propriétés d’autoréparation. .................................................................................. 119 5.3.1 Expérimentation4 : blessures Apres développement. ................................................... 119 5.3.2 Expérimentation 5 : blessures en cours de développement. ........................................ 120 5.4 Vers la construction de drapeaux. .......................................................................... 121 5.5 Limites du modèle. .................................................................................................. 122 5.5.1 Complexité. ............................................................................................................................. 122 5.5.2 Paramétrage........................................................................................................................... 122 5.6 Etude comparative. ................................................................................................. 123 5.6.1 Comparaison sur l’environnement. ................................................................................... 124 5.6.2 Comparaison sur les mécanismes et propriétés simulés. ............................................. 124 5.6.3 Comparaison sur le contrôle du développement. ........................................................... 126 5.6.4 Comparaison sur les organismes développés. ................................................................ 127 5.7 Inspiration biologique : discussion. ....................................................................... 129 5.8 Bilan ......................................................................................................................... 129 5.9 Conclusion ................................................................................................................ 130 Conclusion générale ....................................................................................................... 131 6.1 Perspectives ............................................................................................................... 133 Annexe A ....................................................................................................................... 134 Annexe B ....................................................................................................................... 139 Bibliographie ................................................................................................................. 141 |
| En ligne : | http://thesis.univ-biskra.dz/id/eprint/3524 |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut |
|---|---|---|---|
| TINF/30 | Mémoire de magister | bibliothèque sciences exactes | Consultable |
