Unimals, as criaturas virtuais que usam IA para evoluir seus corpos e vencer obstáculos

Pesquisadores da Universidade Stanford, nos EUA, desenvolveram criaturas virtuais que evoluem seus corpos para vencer obstáculos e resolver problemas. Os “unimals” (abreviação de animais universais) foram utilizados para demonstrar que a evolução da inteligência depende da configuração dos corpos. Gustavo MinariCanaltech

They look like half-formed crabs made of sausages—or perhaps Thing, the disembodied hand from The Addams Family. But these “unimals” (short for “universal animals”) could in fact help researchers develop more general-purpose intelligence in machines. Will Douglas Heaven – MIT Technology Review

Em um ambiente digital, esses pequenos seres compostos por uma cabeça e membros articulados sofreram mutações para se adaptarem à paisagem, sugerindo novas maneiras de otimização para sistemas avançados de inteligência artificial (IA), que podem ser implantados em robôs no futuro.

The unimals that perform the best are then selected and mutations are introduced, and the resulting offspring are placed back in the environment, where they learn the same tasks from scratch. The process repeats hundreds of times: evolve and learn, evolve and learn.

Embodied Intelligence via Learning and EvolutionAgrim Gupta

Embodied Intelligence via Learning and EvolutionAgrim Gupta31.580 visualizações3 de fev. de 2021Results from our paper

Embodied Intelligence via Learning and Evolution“.

The intertwined processes of learning and evolution in complex environmental niches have resulted in a remarkable diversity of morphological forms. Moreover, many aspects of animal intelligence are deeply embodied in these evolved morphologies. However, the principles governing relations between environmental complexity, evolved morphology, and the learnability of intelligent control, remain elusive, partially due to the substantial challenge of performing large-scale {\it in silico} experiments on evolution and learning.

We introduce Deep Evolutionary Reinforcement Learning (DERL): a novel computational framework which can evolve diverse agent morphologies to learn challenging locomotion and manipulation tasks in complex environments using only low level egocentric sensory information. Leveraging DERL we demonstrate several relations between environmental complexity, morphological intelligence and the learnability of control.

First, environmental complexity fosters the evolution of morphological intelligence as quantified by the ability of a morphology to facilitate the learning of novel tasks. Second, evolution rapidly selects morphologies that learn faster, thereby enabling behaviors learned late in the lifetime of early ancestors to be expressed early in the lifetime of their descendants. In agents that learn and evolve in complex environments, this result constitutes the first demonstration of a long-conjectured morphological Baldwin effect. Third, our experiments suggest a mechanistic basis for both the Baldwin effect and the emergence of morphological intelligence through the evolution of morphologies that are more physically stable and energy efficient, and can therefore facilitate learning and control.

“Se os pesquisadores querem recriar a inteligência nas máquinas, pode estar faltando algo. Na biologia, a inteligência surge de mentes e corpos trabalhando juntos. Aspectos dos planos corporais, como o número e a forma dos membros, determinam o que os animais podem fazer e aprender”, explica o estudante de ciência da computação Agrim Gupta, autor principal do estudo.

Wrapping AIs in bodies that are adapted to specific tasks could make it easier for them to learn a wide range of new skills. “One thing every single intelligent animal on the planet has in common in a body,“ says Bongard. “Embodiment is our only hope of making machines that are both smart and safe.“

Para testar a capacidade de evolução dos unimais, os pesquisadores desenvolveram uma técnica chamada DERL (Deep Evolutionary Reinforcement Learning) — Aprendizado por Reforço Evolutivo Profundo, em tradução livre. Na primeira parte dos testes, eles foram treinados para completar uma tarefa simples, como caminhar por diferentes tipos de terreno ou mover um objeto em um ambiente virtual.

Os cientistas também testaram se os unimais podiam se adaptar a uma tarefa que não tinham visto antes. Aqueles que evoluíram em ambientes mais complexos, contendo obstáculos ou terreno irregular, foram mais rápidos no aprendizado de novas habilidades, como rolar uma bola em vez de empurrar uma caixa.

The mutations unimals are subjected to involve adding or removing limbs, or changing the length or flexibility of limbs. The number of possible body configurations is vast: there are 10^18 unique variations with 10 limbs or fewer. Over time, the unimals’ bodies adapt to different tasks.

“Já se sabe que certos órgãos aceleram o aprendizado. Este trabalho mostra que um corpo adequado também pode acelerar as mudanças no cérebro do robô, com inteligência e morfologia caminhando na mesma direção. Os unimais com corpos evoluídos mais bem-sucedidos resolveram tarefas mais rápido do que suas gerações anteriores”, acrescenta Gupta.

“Após os experimentos, descobrimos que a evolução seleciona rapidamente morfologias que aprendem mais rápido, permitindo assim que os comportamentos aprendidos no final da vida dos primeiros ancestrais sejam expressos no início da vida de seus descendentes e assim por diante”, lembra Gupta.

Stanford researchers evolve embodied AI agentsStanford

A team of researchers at Stanford wondered: Does embodiment matter for the evolution of intelligence? And if so, how might computer scientists make use of embodiment to create smarter AIs? To answer these questions, they created a computer-simulated playground where arthropod-like agents dubbed “unimals” (short for “universal animals”) learn and are subjected to mutations and natural selection.

Para os cientistas, o desenvolvimento cognitivo atrelado à evolução física dos unimais pode mudar a maneira como os pesquisadores desenvolverão a próxima geração dos sistemas de inteligência artificial, com robôs capazes de aprender a realizar várias tarefas no mundo real.

“Os humanos não sabem necessariamente como projetar corpos de robôs para tarefas estranhas, como rastejar por um reator nuclear para extrair resíduos, fornecer ajuda em desastres após um terremoto, ou fazer tarefas domésticas, como lavar pratos e dobrar roupas. Talvez a única maneira de avançar seja permitir que a evolução natural faça isso”, encerra a professora de física Surya Ganguli, coatora do estudo. Stanford University

“I find this exciting because it shows how deeply body shape and intelligence are connected,” says Gupta.

Gupta’s unimals are part of a broad shift in how researchers are thinking about AI. Instead of training AIs on specific tasks, such as playing Go or analyzing a medical scan, researchers are starting to drop bots into virtual sandboxes—such as POETOpenAI’s virtual hide-and-seek arena, and DeepMind’s virtual playground XLand—and getting them to learn how to solve multiple tasks in ever-changing, open-ended training dojos. Instead of mastering a single challenge, AIs trained in this way learn general skills.

For Gupta, free-form exploration will be key for the next generation of AIs. “We need truly open-ended environments to create intelligent agents,” he says.

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Thomas Malthus ou Thanos

A Teoria Malthusiana, ou Malthusianismo, foi elaborada por Thomas Robert Malthus no ano de 1798 e defendia que a população cresceria em ritmo acelerado, superando a oferta de alimentos, o que resultaria em problemas como a fome e a miséria. Malthus, pastor da Igreja Anglicana e professor de História Moderna, escreveu uma das mais importantes obras sobre o crescimento demográfico: Ensaio sobre o Princípio da População. Rafaela Sousa – Mundo Educação

Revolução Industrial, no século XVIII, trouxe grandes mudanças ao cenário mundial, como o acelerado crescimento populacional, visto que a industrialização transformou as relações entre o homem e o meio,  aumento no ritmo da produção, modernização do campo e das práticas agropecuárias e transformou as relações de trabalho, fazendo com que as pessoas deixassem o meio rural e seguissem para o meio urbano à procura de oferta de emprego, iniciando o processo de urbanização. As tecnologias aplicadas à medicina também influenciaram o crescimento populacional o que possibilitou maior acesso a vacinas e medicamentos, aumentando a expectativa de vida e diminuindo as taxas de mortalidade infantil.

A Grã-Bretanha, precursora da Revolução Industrial, tinha um contingente populacional com pouco mais de 5 milhões de habitantes por volta de 1750. Meio século depois, a população já passava dos 20 milhões, fenômeno observado em todo o mundo. desde então, teorias demográficas passaram a ser elaboradas na tentativa de se fazer um estudo sobre a dinâmica do crescimento da população.

Por que Malthus ainda está errado

Thomas Malthus (1766-1834), nascido no Reino Unido, o  filósofo e cientista iluminista via as modificações ocasionadas pela revolução Industrial dentro da Inglaterra, sua maior obra é “Um Ensaio sobre o Princípio da População” o colocou como o pai dos estudos da população, a demografia. O cientista via que a maior parte da população campesina passou a trabalhar em indústrias e se movimentar para os centros urbanos, assim começava a se formar o capitalismo industrial. Guariento Portal

Na obra Ensaio sobre o Princípio da População, Malthus é evidente seu pessimismo quanto ao desenvolvimento humano, que acreditava que a pobreza fazia parte do destino da humanidade, baseado na premissa de que a população possuía potencial de crescimento ilimitado, ao contrário da produção de alimentos, o resultado seria uma população mundial faminta, vivendo em situação de miséria, o que causaria uma desestruturação na vida social, portanto, o aumento da população seria a causa, e a miséria, a consequência.

A fome e a miséria são realidades no mundo todo*
Malthus, pautado na sua formação religiosa, acreditava na necessidade de um controle de natalidade, que chamou de “controle moral”, concepido por meio da abstinência sexual ou adiamento de casamentos, vale ressaltar que esse controle foi sugerido apenas para a população mais pobre, era necessário forçar a população mais carente a diminuir o número de filhos.

A queda da taxa de mortalidade e o aumento da taxa de natalidade, onde passou-se a morrer menos pessoas e a nascer cada vez mais, criaria um perfeito paradoxo, uma vez que os recursos da Terra são obviamente escassos. Matematicamente, Malthus concluiu que a população crescia em progressão geométrica, enquanto a produção de alimentos vinha em progressão aritmética, ele via o controle populacional como a melhor saída para que a curva de crescimento da população diminuísse.

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A análise do crescimento populacional gerada em um espaço geográfico limitado, com uma população predominantemente rural no qual atribuiu a todo o mundo a mesma dinâmica, não previu que a Revolução Industrial seria capaz de mudar todo o cenário mundial, inserindo no meio rural novas técnicas, as quais impulsionariam a produção agrícola e consequentemente aumentariam a oferta de alimentos. A população não cresceu em ritmo de progressão geométrica, portanto, não dobrou a cada 25 anos. A modernização tecnológica conseguiu ampliar o desenvolvimento do cultivo das terras, fazendo com que a produção de alimentos fosse suficiente, chegando então a uma progressão geométrica, assim, a fome e a miséria não poderiam ser atribuídas à incapacidade produtiva de alimentos, como Malthus acreditava, mas sim a sua má distribuição.

O tratado de 1798, Um ensaio sobre o princípio da população , do economista político inglês Malthus, segundo Michael Shermer por seu lado positivo do livro, inspirou Charles Darwin e Alfred Russel Wallace a trabalhar a mecânica da seleção natural com base na observação de Malthus de que as populações tendem a aumentar geometricamente, enquanto as reservas de alimentos crescem aritmeticamente, levando à competição por recursos escassos e ao sucesso reprodutivo diferencial, o motor da evolução.

No lado negativo da contabilidade estão as políticas derivadas da crença na inevitabilidade de um colapso malthusiano, o seu cenário influenciou os formuladores de políticas a adotarem o darwinismo social e a eugenia, resultando em medidas draconianas para restringir o tamanho da família de determinadas populações, incluindo esterilizações forçadas. Scientific American 314, 5, 72 (maio de 2016)

Outras teorias demográficas surgiram, reavivando, reformulando ou refutando a teoria malthusiana, entre as  principais temos a Teoria Reformista e a Teoria Neomalthusiana.

Teoria Neomalthusiana foi desenvolvida no início do século 20, demonstrava receio em relação ao crescimento acelerado da população nos países desenvolvidos, visto que, para eles, esse crescimento causaria impacto direto na renda per capita do país e diferentemente da Teoria Malthusiana, a Teoria Neomalthusiana era a favor do uso de anticoncepcionais, com ideias alarmistas, afirmando que, se o crescimento populacional não fosse contido, os recursos naturais na Terra seriam esgotados.

A Teoria Reformista apoiada pelos reformistas, os principais críticos à Teoria Neomalthusiana, seguia caminho oposto às ideias de Malthus, na qual o aumento das taxas de natalidade era resultado do subdesenvolvimento, e não a causa. De acordo com essa teoria, a pobreza existia porque havia deficit na educação, saúde e saneamento básico. Se o acesso às políticas públicas para a educação e atendimento médico fossem eficazes, o controle do crescimento populacional seria possível.

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As ideias da Teoria Malthusiana não contavam com a Revolução Verde que simplesmente fez crescer ainda mais a produção de alimentos, eliminando a possibilidade de crescimento por progressão aritmética. Thanos, com o poder das Joias do Infinito poderia simplesmente dobrar os recursos do Universo para que jamais houvesse fome, ao invés de matar metade de toda a vida. Uma nova variável, a pobreza, ao invés de alimentos, levaria a uma dificuldade maior do desenvolvimento de uma nação devido ao aumento populacional , em outras palavras, quanto mais a população crescesse, mas a pobreza e a criminalidade se inflaria na humanidade.

Em seu livro A evolução de tudo (Harper, 2015), o biólogo evolucionista e jornalista Matt Ridley resume a política de forma sucinta: “Melhor ser cruel para ser gentil.” A crença de que “os que estavam no poder sabiam melhor o que era bom para os vulneráveis ​​e fracos” levou diretamente a ações legais baseadas em questionável ciência malthusiana. Por exemplo, a Lei dos Pobres Ingleses, implementada pela rainha Elizabeth I em 1601 para fornecer comida aos pobres, foi severamente restringida pela Lei de Emenda à Lei dos Pobres de 1834, baseada no raciocínio malthusiano de que ajudar os pobres apenas os encoraja a ter mais filhos e, assim, exacerba. pobreza. O governo britânico teve uma atitude malthusiana semelhante durante a fome irlandesa da batata na década de 1840, observa Ridley, argumentando que a fome, nas palavras do secretário assistente do Tesouro Charles Trevelyan, era um “mecanismo eficaz para reduzir a população excedente.

Pensamos na eugenia e na esterilização forçada como um programa nazista de direita implementado na década de 1930 na Alemanha. No entanto, como o economista da Universidade de Princeton, Thomas Leonard, documenta em seu livro Illiberal Reformers (Princeton University Press, 2016) e o ex  editor do New York Times Adam Cohen nos lembra em seu livro Imbeciles (Penguin, 2016), a febre da eugenia varreu a América no início do século XX, culminando no caso da Suprema Corte de 1927, Buck v. Bell , no qual os juízes legalizaram a esterilização de cidadãos “indesejáveis”. O tribunal incluiu progressistas proeminentes Louis Brandeis e Oliver Wendell Holmes Jr., o último dos quais decidiu: “Três gerações de imbecis são suficientes”. O resultado: esterilização de cerca de 70.000 americanos.

Thanos detinha um senso de igualdade entre as criaturas que desejava destruir, enquanto as Teorias Malthusiana e Neomalthusiana, por óbvio, eram destinadas aos mais pobres e vulneráveis. Afinal, cientificamente são os que mais são afetados por políticas de controle de natalidade. Já Thanos não decidia por si mesmo quem viveria e quem morreria. Isso ficaria a cargo do Destino. Seu modus operandi era simplesmente dividir a população do planeta dominado ao meio, e assim metade deles era dizimado, enquanto a outra viveria para contar a história.

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Thanos mostra, através do poder da Joia da Realidade, as consequências do descontrole populacional em Titã, sua Terra Natal. cena de Vingadores: Guerra Infinita (2018)

A solução para a superpopulação não é forçar as pessoas a terem menos filhos, e sim por meio de governança democrática, livre comércio, acesso ao controle de natalidade e educação e empoderamento econômico das mulheres, para tirar as nações mais pobres da pobreza. Políticas de controle de natalidade não seriam viáveis, e vendo o fim de seu planeta, o tempo não estava a favor. Por isso, Thanos sai em busca das Joias do Infinito para que, apenas em um estalar de dedos consiga trazer um equilíbrio para o Universo, o equilíbrio entre a escassez e a sobrevivência da vida.

Os países mais ricos com maior segurança alimentar têm as menores taxas de fertilidade, enquanto os países com maior insegurança alimentar têm as maiores taxas de fertilidade. A China, lar de um sétimo da população atual até o fim do século passado detinha a Política do Filho Único, uma clássica forma de colocar as ideias de controle populacional em prática. A eugenia perpetrada pelo nazismo durante os eventos da Segunda Guerra Mundial (1939-1945) também bebe da fonte de Malthus. No fim das contas, o Titã Louco do mundo cinematográfico da Marvel é bem mais humano do que poderia se imaginar.

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