Fysikaalisesti mallinnettu keinoelämä ja tietokonepelit - elinkelpoinen yhdistelmä?Tomi SalminenMedialaboratorio, Taideteollinen korkeakoulu
JohdantoKeinoelämää tutkittiin alan alkuaikoina soluautomaattien, keskenään kilpailevien koodinpalasten ja yksinkertaisissa kaksiulotteisissa ekosysteemeissä elävien agenttien avulla [1]. Näitä järjestelmiä ylläpitävien tietokoneiden rajoitukset näkyivät keinoeläinten olemuksessa - ne olivat monimutkaisimmillaankin vain joukko muuttujia, ja niiden ulkoinen ilmentymä, fenotyyppi, jäi symbolin asteelle. Tietokoneiden huonon laskentatehon takia keinoeläinten elinympäristöä ei voitu mallintaa todellisuutta vastaavaksi. Fysikaaliset suureet kuten painovoima, kitka ja väliaineen vastus jouduttiin jättämään huomiotta.Tietokoneiden teho kuitenkin kasvoi vuosi vuodelta. Ensimmäisen kuuluisan fysikaalisesti mallinnetun keinoelämäympäristön loi vuosikymmenen alkupuolella Karl Sims [2], käyttäen CM-5 -supertietokonetta. Sims'in olennot olivat toisiinsa liitetyistä palikoista muodostuneita kolmiulotteisia keinoeläimiä, jotka oppivat liikkumaan hyvin luonnolliselta näyttävällä tavalla [3]. Monessa suositussa tietokonepelissä pelaajan tavoite on selvitä hengissä ja suorittaa tehtävä usein vihamielisessä ympäristössä. Pelin keinotekoisten hahmojen, kuten erilaisten hirviöiden, käyttäytymistä on vaikea ohjelmoida riittävän älykkääksi, jotta niistä olisi vastusta kokeneelle ja taitavalle pelaajalle. Keinoelämä voisi tuoda tähän ratkaisun.
Sims'in olennotKarl Sims'in olennot, kuten alussa mainittiin, koostuvat toisiinsa liitetyistä, mielivaltaissen kokoisista suorakulmaisista laatikoista. Olennon geenit määräävät palasten lukumäärän, kunkin liitoksen vapausasteet (kuinka monella tavalla palaset voivat liikkua toistensa suhteen), liikkeiden rajoitukset, sekä rekursiivisen osan ollessa kyseessä, rekursioiden maksimimäärän.Jotta olentoihin saataisiin elämän henkäys, tarvitaan hermojärjestelmä, joka prosessoi ulkoisia syötteitä ja aiheuttaa niiden perusteella voimia ja momentteja olennon nivelissä. Myös hermojärjestelmän rakenne ja sisältö määräytyvät olennon geenien perusteella. Järjestelmän käyttämät syötteet ovat jokaisen nivelen jokaisen vapausasteen kulloinenkin arvo, boolen muuttujat, joka kertovat koskettavatko palaset johonkin, sekä valolähteen (joka voi olla kiinnitettynä toiseen olentoon) suunta kuhunkin palaseen nähden. Hermojärjestelmä koostuu tietovuon solmuista, jotka sisältävän jonkin syötteitä prosessoivan matemaattisen funktion. Tulos syötetään liikekäskynä niveliin. Olento ja sen ympäristö on fysikaalisesti mallinnettu, joten voimat, kiihtyvyydet, törmäykset ja kitka otetaan huomioon. Sims kehitti olentojaan luomalla ensin satunnaisen joukon, joita kilpailutettiin keskenään tietyn tehtävän suorittamisessa. Uusi sukupolvi luotiin risteyttämällä osa edellisen sukupolven parhaista yksilöistä siten, että parhaiten menestyneillä oli suhteessa suurempi mahdollisuus tulla valituksi kuin heikommin menestyneillä. Risteytyksen yhteydessä oli myös mutaation mahdollisuus. Tuloksena syntyneiden olentojen käyttäytyminen muistutti hämmästyttävissä määrin todellisuutta.
Keinoelämään perustuvia pelejä ja huvituksiaKeinoelämää on peleissä käytetty jo jossain määrin. Toteutustavat vaihtelevat. Hupia on mahdollista saada myös keinoelämäjärjestelmistä, jotka eivät varsinaisesti ole pelejä, mutta joiden mielenkiinto perustuu keinotekoisen ekosysteemin toiminnan ja kehittymisen seuraamiseen.bSerene [4] on Alife Gamesin Windows95:lle kehittämä public domain -ampumapeli, jossa pelaaja taistelee erittäin yksinkertaisella 3D-grafiikalla toteutettuja olentoja vastaan. Olennot toimivat yhteistyössä pelaajaa vastaan, ja niiden taktiikka määräytyy noin 50 periytyvän parametrin perusteella. Peli on mielenkiintoisesti toteutettu siten, että jokaisen pelikerran jälkeen eniten pelaajan vahingoittamiseen osallistuneet olennot tallennetaan, ja niiden geenejä käytetään perustana seuraavan pelin olentoja luotaessa. Olentojen ulkomuoto pysyy samana pelistä toiseen. Maciej Komosinskin ja Szymon Ulatowskin Framsticks [5] muistuttaa Karl Simsin töitä. Kyseessä ei siis ole peli, vaan fysikaalisesti mallinnettu 3D-maailma, jossa tikkumaiset keinoeläimet kehittyvät. Ohjelmisto on ilmaiseksi saatavissa Amiga- ja Windows98/NT -alustoille. TechnoSphere [6] on 3D-keinomaailma, johon kuka tahansa voi webin välityksellä rakentaa lisää olentoja valmiista ruumiinosista. TechnoSpheren keinoeläimet ovat joko kasvis- tai lihansyöjiä. Käyttäjä saa sähköpostin välityksellä tietoja olentojensa tekemisistä. Olentojen rakenne ei muutu uusien sukupolvien syntyessä, koska ruumiinosakomponetteja on rajallinen määrä. CyberLife Technologyn Creatures 2 [7] on ehkä tällä hetkellä suosituin keinoelämään perustuva tietokonepeli. Se perustuu kaksiulotteiseen grafiikkaan, ja siihen on lisätty perinteisiä pelillisiä elementtejä (hyvän ja pahan taistelu, pelimaailman tutkiminen). Pelissä menestymiseksi pelaajan on yritettävä jalostaa mahdollisimman elinkelpoisia olentoja. Pelaajat voivat myös vaihtaa olentojaan Internetin välityksellä.
Keinoelämän soveltaminen peleihin - uusia haasteitaCreatures -tyyppisten pelien pelaaminen on kuin muurahaiskeon kuhinan seuraamista. Tälle pelityypille löytyy varmasti oma kannattajakuntansa. Olen kuitenkin sitä mieltä, että kannattaa luoda sellaisiakin pelejä, joissa pelaaja on yksi muurahaisista.Riittävän monimutkaisessa keinoekosysteemissä on mahdollista, että olentojen muodot muovautuvat valintapaineiden mukaisesti. Vedessä elävän olennon muoto virtaviivaistuu energian säästämiseksi, petojen saalistuselimet hioutuvat mahdollisimman tehokkaiksi. William Lathamin [8] luomien olentojen kaltainen estetiikka antaisi peleille poikkeuksellista näyttävyyttä. Kolmiulotteisten, fysikaalisesti mallinnettujen keinoekosysteemien ylläpitoon tarvitaan paljon tietokoneaikaa. Tulevaisuudessa se on kotitietokoneidenkin ulottuvilla. Keinoelämän avulla on mahdollista kasvattaa peleihin ympäristöönsä sopeutuneita, älykkäitä, yhteistyötä tekeviä ja pelaajan virheistä oppivia vastustajia, joiden ulkomuoto ylittää mielikuvituksen.
Lähteet
|