72、利用模拟机器人进化机器人绘画

利用模拟机器人进化机器人绘画

1. 背景

群体绘画的概念最早由Ramos在一篇图像处理论文中引入。相关研究不断涌现，在这个领域，Sims最初提出的交互式用户引导进化范式（即交互式遗传算法）被Aupetit等人率先研究，他们通过模拟虚拟蚂蚁在环形网格上沉积和追踪颜色来创作“蚂蚁绘画”。Greenfield则通过使用适应度函数进化虚拟蚂蚁的基因组，实现了非交互式的蚂蚁绘画进化。此外，Baluja等人首次将非交互式遗传算法应用于进化艺术领域，不同研究者利用该技术在二维图像进化方面取得了有趣的成果。然而，基于科学原理和计算方法来评估美学是一个难题。

2. S - 机器人规格

S - 机器人是一种虚拟的圆形实体，其设计大致基于Harlan等人的Khepera机器人软件模拟模型。它配备了四个二进制值的接近传感器和一个三通道颜色传感器。其中三个接近传感器位于前端，一个位于后端。前后传感器的扫描范围为120°，两侧传感器扫描范围为45°，且与前传感器有15°的重叠。向前的“视野”范围是从 - 90°到 + 90°，向后是从 - 60°到60°，扫描距离均为20个单位。接近传感器能检测其他机器人和环境障碍物或边界，但无法区分二者。颜色传感器安装在S - 机器人中心正下方。S - 机器人的前进方向由单位向量(dx, dy)确定。其两支画笔同步操作，绘画标记宽度为5个单位。S - 机器人每个时钟周期可顺时针或逆时针旋转10°，并能以 - 1 ≤ v ≤ 1的速度在前后方向移动，它在n × m的网格世界中漫游。

3. S - 机器人控制器

S - 机器人的“机载计算机”是一个中断驱动的控制器，其任务是将一系列命令放入执行队列，等待队列清空后，再规划并加载下