Publications
Projects
login
About
login:
password:
Forgot your password?
Analysis of the Dynamics of a GRN-based Evo-Devo System
Analysis of the Dynamics of a GRN-based Evo-Devo System
Publication type:
mastersthesis
Zusammenfassung:
Eine Vielzahl an Evo-Devo-Systemen wurde entwickelt um das Verhalten von in ihrer Umwelt eingebetteten Agenten mittels software Simulationen zu untersuchen. In dieser Arbeit wurde ein auf der Grundlage von regulatorischen genetischen Netzwerken (GRN) sowie Konzepten der Entwicklungsbiologie aufbauendes Modell vorgestellt. Dabei war eines der Ziele die Ermöglichung beispielloser Flexibilität in Hinsicht auf die Entwicklungsprozesse und Zelleigenschaften eines virtuellen Organismus. Das Wachstum dieser in physisch bewussten Umgebungen eingebetteten virtuellen Organismen wurde mittels verschiedener auszuführender Aufgaben untersucht. Ein fortgeschrittener evolutionärer Algorithmus wurde angewandt um ausgeklügelte Lösungen zu Aufgaben wie z.B. dem Erreichen eines vorbestimmten Ortes oder das durchqueren einer virtuellen Welt zu finden. Die zugrunde liegenden internen Dynamiken von erfolgreichen Individuen wurden mit dem Ziel die Emergenz dieser Verhalten zu verstehen genauer untersucht. Ineinzelnen Fällen wurde das regulatorische genetische Netzwerk der Unterdrückung spezifischer Gene unterzogen um somit die Effekte von gezielter Verlusten gewisser Zelleneigenschaften in Hinsicht auf Verhalten und Leistung zu untersuchen. Eine Diskussionüber das Problem der Komplexitätsanpassung, welche die Notwendigkeit einer Balance zwischen Flexibilität einer Zelle und deren Umwelt darstellt, schliesst die Arbeit ab.
Authors:
Marco Kessler
Abstract:
A multitude of evo-devo system have been designed to investigate the behavior of embodied agents in the form of software simulations. In this thesis, a model based on genetic regulatory networks (GRNs) and inspired by the concepts of developmental biology is proposed. The model was designed to offer the virtual organism unprecedented flexibility in regard to developmental processes and cell features. The development of virtual organisms, embodied in physically aware environments, was investigated with the aid of several tasks that the agents had to perform. An advanced evolutionary algorithm was employed to discover virtual organisms that developed ingenious solutions to the tasks of, for example, reaching a predefined location in the virtual world or travel through it. The underlying internal dynamics of successful individual simulations were studied with the goal of better understanding the emergent behavior. On occasion, the genetic regulatory network of hand-picked simulations was subjected to the silencing of specific genes in order to investigate the effect that the artificial lesioning of selected cellular features or processes had on the behavior and performance. A discussion on the issue of complexity matching as intended by the need for a balance between the increased flexibility of the cell model and that of the environment closes the thesis.
Title:
Analysis of the Dynamics of a GRN-based Evo-Devo System
Year:
2009
month:
September
school:
University of Zurich
group:
ailab
actions