AI：道金斯生物形态/以及其他进化生物

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引言

很久以前，我发现了一个名为“生物形态”的东西，它似乎是由某种计算机程序创建的一堆随机图形。我对此进行了进一步调查，发现这实际上是运行一个流行的 AI 类型程序的结果，该程序实现了理查德·道金斯在其《盲眼钟表匠》一书中描述的一个算法，名为“生物形态”。

道金斯研究了仅凭突变和选择的组合所固有的可能性，以及一种非常强大的发展（解码）过程。

这基本上是一个递归算法，它有一些基因，并使用一些突变和一些随机选择。仅此而已。这是产生各种迷人的虚拟生物所需的一切，有些看起来非常具有遗传性。

道金斯基本系统

道金斯系统中的表型（外观）本质上是分支的树状结构。一个扩展是添加片段（本文未包含）。

基本系统有九个基因，控制诸如

• 分支角度
• 分支深度
• 线条数量
• 等等。

它利用递归算法进行绘制；如下所示

private void draw(Graphics g, int i, int j)
{
    tree(g, i / 2, j, order, 2);
}

/// <summary>
/// Draws the Dawkins bio-morph structure (No segmentation, in this
/// implementation)
/// </summary>
/// <param name="g">The graphics to use</param>
/// <param name="i">The x position to start drawing</param>
/// <param name="j">The x position to stop drawing</param>
/// <param name="k">The y position to start drawing</param>
/// <param name="l">The y position to stop drawing</param>
private void tree(Graphics g, int i, int j, int k, int l)
{
    try
    {
        if (l < 0)
            l += 8;
        if (l >= 8)
            l -= 8;
        int i1 = i + k * dx[l];
        int j1 = j - k * dy[l];

        g.DrawLine(new Pen(new SolidBrush(Color.White), 1.8F), i, j, i1, j1);
        if (k > 0)
        {
            tree(g, i1, j1, k - 1, l - 1);
            tree(g, i1, j1, k - 1, l + 1);
        }
    }
    catch (Exception)
    {
    }
}

使用该算法，可以创作出一些非常有趣的生物，例如

它们看起来非常自然，不是吗？但是，如果我们向算法中引入分段（本文未实现），我们就可以创建出一些真正奇特的生物，例如这些。基本上，我们使用的是相同的想法，但我们正在创建更多相同基本形状的片段。

类设计

下图说明了代码设计。在展示演示屏幕截图之前，我会简要讨论每个类。

基本上，我为本文创建了两种类型的生物形态。它们是

• BioMorph，它使用了以下类
• BiomorphPanel：提供原始道金斯生物形态的渲染。
• IBioEvolvalbe：由 BioMorphPanel 类实现的接口。
• BiomorphLayoutPanel：托管多个 BiomorphPanel 对象。然后将其托管在 Windows Form 上，它负责选择一个随机的 BiomorphPanel 来生成新一代的道金斯生物形态。
• EvolvingCritter，它使用了以下类
• EvolvingCritterPanel：提供牛骨形态生物的渲染。
• IEvolvalbe：由 EvolvingCritterPanel 类实现的接口。
• CritterLayoutPanel：托管多个 EvolvingCritterPanel 对象。然后将其托管在 Windows Form 上，它负责选择最适合的 EvolvingCritterPanel 来生成新一代的道金斯生物形态。
• EvolvingCritterComparator：提供了 IComparer 的简单实现，允许对 EvolvingCritterPanel 对象集合进行排序，以获得最适合的。

还有一个通用的接口

• ILayoutPanel：由 BiomorphLayoutPanel 和 CritterLayoutPanel 共同实现，它允许托管这两个面板之一的 Windows Form 生成新一代的生物。

运行应用程序的截图

好的，那么应用程序是什么样的呢？嗯，这取决于当前使用的是哪种生物形态。基本上，有两个链接，根据选择哪一个，主面板将切换以显示正确的生物形态面板。它将是 BiomorphLayoutPanel（道金斯生物形态），或者是 CritterLayoutPanel（我自己的牛骨生物形态）。让我们来看看，好吗？

使用道金斯 BiomorphLayoutPanel 生物形态

窗体上有一个定时器，每 1500 毫秒，它会选择一个随机的道金斯生物形态，并用它来生成新一代的疯狂生物。只有随机选择（没有技巧），你可以得到一些非常具有生物学逻辑的生物。基本上，这都归功于我们前面看到的巧妙的基因解码。

使用 CritterLayoutPanel 生物形态（我自己的牛骨设计）

我之所以有能力创建其他风格的生物形态，主要是为了好玩。这里的区别在于，这些家伙会受到评判，看看哪个应该被用于繁殖。基本上，拥有最大面积、偏好的眼睛颜色和偏好的组成部分，得分会更高，因此它更有可能成为用于繁殖的“阿尔法雄性”。

注意：我们实际上在这里选择了最适合的一个，所以人们希望随着时间的推移，我们会得到形状或颜色相似的生物。但大自然有自己的想法，突变非常强大。玩一段时间你就会明白。

选择自由

对于这两个生物形态面板，用户还可以自由点击他们喜欢的生物；然后它将被用作新的“阿尔法雄性”，用于创建新的一代。

您觉得怎么样？

就是这样了。我只想请求一下，如果您喜欢这篇文章，请为它投票。

结论

我非常喜欢构建这篇文章。希望你喜欢。

来源

1. http://www.informatics.sussex.ac.uk/users/rudil/FAI_WEB_PAGES/DawkinsBiomorphs.htm

历史

• v1.0: 2007/01/29。