Online evolution of robot behaviour
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| Publication Date: | 2012 |
| Format: | Master thesis |
| Language: | eng |
| Source: | Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP) |
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Summary: | Tese de mestrado em Engenharia Informática (Interação e Conhecimento), apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2012 |
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Online evolution of robot behaviourRobótica evolucionáriaEvolução onlineAprendizagem por neuromodulaçãoAdaptação contínuaRedes neuronaisTeses de mestrado - 2012Tese de mestrado em Engenharia Informática (Interação e Conhecimento), apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2012In this dissertation, we propose and evaluate two novel approaches to the online synthesis of neural controllers for autonomous robots. The first approach is odNEAT, an online, distributed, and decentralized version of NeuroEvolution of Augmenting Topologies (NEAT). odNEAT is an algorithm for online evolution in groups of embodied agents such as robots. In odNEAT, agents have to solve the same task, either individually or collectively. While previous approaches to online evolution of neural controllers have been limited to the optimization of weights, odNEAT evolves both weights and network topology. We demonstrate odNEAT through a series of simulation-based experiments in which a group of e-puck-like robots must perform an aggregation task. Our results show that robots are capable of evolving effective aggregation strategies and that sustainable behaviours evolve quickly. We show that odNEAT approximates the performance of rtNEAT, a similar but centralized method. We also analyze the contribution of each algorithmic component on the performance through a series of ablation studies. In the second approach, we extend our previous method and combine online evolution of weights and network topology (odNEAT) with neuromodulated learning. We demonstrate our method through a series of experiments in which a group of simulated robots must perform a dynamic concurrent foraging task. In this task, scattered food items periodically change their nutritive value or become poisonous. Our results show that when neuromodulated learning is employed, neural controllers are synthesized faster than by odNEAT alone. We demonstrate that the online evolutionary process is capable of generating controllers that adapt to the periodic task changes. We evaluate the performance both in a single robot setup and in a multirobot setup. An analysis of the evolved networks shows that they are characterized by specialized modulatory neurons that exclusively regulate online learning in the output neurons.Urbano, Paulo Jorge Cunha Vaz Dias, 1965-Christensen, Anders LyhneRepositório da Universidade de LisboaSilva, Fernando Goulart da2013-07-01T10:58:33Z20122012-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/8703enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)instname:FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologiainstacron:RCAAP2025-03-17T12:59:42Zoai:repositorio.ulisboa.pt:10451/8703Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireinfo@rcaap.ptopendoar:https://opendoar.ac.uk/repository/71602025-05-29T02:32:47.664543Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP) - FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologiafalse |
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