Design and implementation of a programming library for evol...

Design and implementation of a programming library for evolving neural controllers through distributed computing

mastersthesis
Die aktuelle Forschung im Bereich der evolutionären Robotik beschäftigt sich mit der Erzeugung von Robotern sowie deren Steuerung durch evolutionäre Mechanismen. Da es sehr aufwändig ist reale Roboter mit evolutionären Methoden zu entwickeln, werden physikalische Simulationen genutzt, um die Controller zu erzeugen. Das überlebensfähigste "Individuum" wird danach ausgewählt und seine Steuerung auf den realen Roboter übertragen. Das Labor für Künstliche Intelligenz der Universität Zürich forscht am Ëmbriogenetic Evolutionary System" (ESS) einem durch den Schweizerischen National Fond unterstützen Projekt, mit dem Ziel verschiedene molekulare Robotiksysteme und Controller für existierende Robotikplatformen zu entwickeln. Diese Diplomarbeit ist Teil der Pakets 2 des Projektes, welches zum Ziel hat, eine Programmbibliothek zu erstellen, die für die Simulation von Interaktionen, zwischen nach biologischen Prinzipien aufgebauten Zellen, genutzt werden soll. Das Resultat dieser Diplomarbeit ist eine Basisbibliothek, welche für die Entwicklung evolutionärer Systeme genutzt wird, genannt Pexlibpackage. Pexlibpackage beinhaltet eine Programmbibliothek für die Kommunikation zwischen verteilten Anwendungen, Hilfsprogramme welche Entwicklungsumgebungen für evolutionären Systeme einrichten sowie Funktionen, welche die Verteilung und parallele Ausführung auf mehreren Computern erlauben. Das komponentenbasierte Design, welches bei der Erstellung der Programmbibliothek verwendet wurde, unterstützt ihre Erweiterbarkeit und Wiederverwendbarkeit. Ein wichtiges Ziel dieser Diplomarbeit ist, ein Werkzeug zur Verfügung zu stellen, welches erlaubt, die Zeit hin vom Entwurf bis zum fertigen System zu verkürzen und die Wiederverwendbarkeit einzelner Systemkomponenten zur fördern.
Marco Kneubühler
Current research in the field of evolutionary robotics is dealing with the evolution of control structures for robots as well as with the co-evolution of robot morphologies. As the evolution in the real world is extremely time-consuming, simulations are used to evolve the controller in a simulated environment. The fittest individuals are taken and tested in the real world. The Artificial Intelligence Lab of the University of Zurich is conducting research on the Embryogenic Evolutionary System (EES), a project funded by the Swiss National Science Foundation. ESS will be able to evolve and grow different types of modular robotic systems from single cells as well as controllers for existing robotics platforms. This diploma thesis is part of work package 2 which is concerned with the design and extension of a programming library to simulate the complex interaction between biological cells. The product of this diploma thesis is the core library for the implementation of evolutionary systems with tight integration of physical simulations, the pexlibpackage. This package consist of a development environment, scripts for building evolutionary applications, tools for deploying applications to a cluster environment and a library for handling the communication between clients and the server. The component based design of the library and the modularity of the build scripts assure extendability and reusability. A further goal of this diploma thesisis, to provide a tool-suite that shorten the development time of evolutionary systems and helps to enforce designing for reusability.
Design and implementation of a programming library for evolving neural controllers through distributed computing
2006
University of Zurich
ailab