I naturen er alle levende vesener et resultat av evolusjon og naturlig utvalg. I dataverden er det meste låst når det første er blitt laget.
Nå har informatikere ved Universitetet i Oslo utviklet en databrikke som på mange måter etteraper evolusjonen i naturen. Den kan endre seg selv ved behov.
– Dette er et stort fremskritt. I dagens datamaskiner er hardwarebrikkene vanligvis laget én gang for alle. Da må alle endringene skje i programvaren og ikke i selve maskinvaren, påpeker professor Jim Tørresen i forskningsgruppen Roboter og intelligente systemer på Institutt for informatikk, til universitetets eget forskningsmagasin, Apollon.
– Gjennom evolusjon har naturen kommet frem til robuste systemer som overgår alt det menneskene har klart å lage. Vi har derfor tatt i bruk naturens egen mekanisme for å utvikle så gode systemer som mulig, forteller stipendiat Kyrre Glette, til Apollon.
Forskerne har laget en databrikke som kan tilpasse seg selv de oppgavene den skal løse. Byggeklossene i brikken er ifølge Apollon representert matematisk som en lang rekke med gener. Ved å skru genene av og på får brikken forskjellige egenskaper. Ved å bruke brikker med ulike konstruksjoner, kan en datamaskin ta ut halvparten i genrekkene i to forskjellige brikker og pare dem sammen til en ny konstruksjon. En grunnpopulasjon kan typisk bestå av ti ulike konstruksjoner.
Så snart den første parringen er gjort, testes den nye konstruksjonen. Deretter forsetter parringen inntil man har funnet konstruksjonen med de beste egenskapene.
Til tross for at man kanskje må gjennomgå 20 til 30 tusen generasjoner før den optimale konstruksjonen er blitt funnet, skal ikke dette ta mer enn noen få sekunder.
– Hele poenget med den genetiske algoritmen (beregningsmetoden) er at den finner frem til en løsning som tar hensyn til tidligere suksess, forteller forsker Lena Garder til Apollon.
Kyrre Glette (t.v.) og professor Jim Tørresen ved Institutt for informatikk. Foto: Ståle Skogstad, UIO |
Allerede i 2004 tok forskningsgruppen i bruk evolusjon, den gang for å lage selvlærende programvare. Et resultat var førsteamanuensis Mats Høvins selvlærende kyllingrobot, Henriette. Roboten kunne lære å gå av seg selv, men evolusjonsegenskapene var den gang kun programvarebasert. Målet var å få roboten til selv å lære å omgå uforutsette hindringer på veien.
En tilsvarende løsning kunne man bruke i roboter som blir sendt til Mars, men forskerne i ved Universitetet i Oslo har et mer jordnært mål – å lage en robot som kan plasseres på havbunnen for å overvåke oljeutvinningen.
– Vi er derfor interessert i å lage et intelligent system under vann som skal fungere på egenhånd, med liten kommunikasjon med omverdenen. Dette er århundrets satsingsområde. Kanskje må roboten skjønne at det står en stein i veien. Da kan den bruke kunstig evolusjon for å fungere optimalt, forteller Kyrre Glette til Apollon.
I en artikkel som ble utgitt i forbindelse med 1st NASA/ESA Conference on Adaptive Hardware and Systems i Tyrkia i fjor sommer, fortelles det at forskerne har brukt en Xilinx MicroBlaze-prosessor med en kjerne laget av generelle logikkprimitiver, som er implementert i en Xilinx FPGA (Field-Programmable Gate Array).
Ifølge artikkelen er systemet svært raskt i forhold til klokkehastigheten det opererer med – 100 MHz. I et eksperiment med ansiktsgjenkjenning gjorde man det samme i programvare på en 1,7 GHz Pentium M. Til tross for at Intel-brikken hadde 17 ganger høyere klokkehastighet, utførte PC-prosessoren oppgaven bare 2,2 ganger raskere enn forskernes brikke.
