Artificial Life - Eine Einführung

Fin Fin on Teo, the Magic Planet™ ist eine revolutionäre neue Unterhaltung am PC, die Computer-Simulation eines fiktiven Lebensraum, die spielerisch den geduldigen Umgang mit anderen Lebewesen nahe bringt. Fin Fin™ ist halb Delphin und halb Vogel - ein am und vom Computer entwickeltes sympatisches Geschöpf mit Emotionen und der Fähigkeit, auf Ansprache zu reagieren und Beziehung zu Menschen aufzubauen. Fin Fin ist das erste kommerziell erhältliche, glaubwürdige Geschöpf, ein Believable Agent und somit „Kind" von Artificial Life (A-Life) und Artificial Intelligence (AI) Technologie.

1. AI, A-Life und Believable Agents

Diese Forschung-Bereiche lassen sich nicht scharf voneinander trennen und überschneiden sich. Forscher nutzen Ideen gemeinsam, lernen von den Erfahrungen anderer, und die Disziplinen gehen ineinander über. Aber es gibt Unterschiede:

Artificial Intelligence

AI bezeichnet die Fähigkeit eines Systems oder einer Software, sich so zu verhalten, wie es der menschlichen Intelligenz zugeschrieben wird, nämlich Überlegen, Problemlösung, Wahrnehmung und Lernen. AI beinhaltet Studien in Experten System, Fuzzy Logic, Neuronale Netze, Intelligent Agents sowie verwandte Technologien und Systeme.

Artificial Life

A-Life Forschung entstand aus der AI-Forschung. Es hat sich zu einer Disziplin entwickelt, die sich in erster Linie mit Modellen biologischer und ökologischer Prozesse befaßt, die in der Natur nicht direkt zu beobachten sind.

Der 21. September 1987 gilt als das Datum, das Artificial Life als „offizielle" Disziplin festschreibt. 160 Computer-Wissenschaftler, Anthropologen, Biologen und Völkerkundler tagten im Oppenheimer Study Center in Los Alamos, New Mexico. Der Computer-Wissenschaftler Christopher Gale Langton präsentierte ein Apple II basiertes, sich selbst reproduzierendes Geschöpf. Diese Serie farbiger, sich wiederholender Schleifen bedeutete die Geburt von Artificial Life.

Seitdem hat sich die Forschung in diesem Bereich rasant in Richtung Evolutionstheorie entwickelt. Da die Zeitspannen in der Evolution sehr lang sind, haben die Forscher großes Interesse an A-Life, da hier theoretische Überlegungen in beschleunigter Form erforscht werden können. Genetische Algorithmen können für die DNA in dynamischen Computermodellen stehen oder ganze biologische Populationen und ökologische Systeme können digitalisiert werden, um zu sehen, was unter programmiertem Streß passiert.

Believable Agents

Believable Agents basieren auf AI und A-Life-Forschung, aber mehr mit dem Ziel von Kunst oder Unterhaltung als Wissenschaft. Fujitsu Laboratories, das Forschungs- und Entwicklungszentrum von Fujitsu Ltd. ist eine der weltweit führenden A-Life Forschungseinrichtungen. Es begann 1989 mit der Erforschung der Rolle computergesteuerter Geschöpfe als autonome Agents für das später Teo genannte Projekt. Seit 1990 kooperiert Fujitsu mit einer anderen führenden Einrichtung auf diesem Gebiet an der Carnegie Mellon University. Das sogenannte Oz-Projekt ist ein interdisziplinärer Ansatz, glaubwürdige interaktive Figuren und emotional starke Geschichten zu schaffen. Die gemeinsame Arbeit im Oz-Projekt führte zu Kunstwerken mit Believable Agents, die schon auf verschiedenen Kunstausstellungen vorgeführt wurden.

Fujitsu wollte von Anfang an A-Life Technologie für den Unterhaltungs-Markt nutzen. Fin Fin, als erstes Ergebnis, ist der Pionier unter den Believable Agent-Produkten, und setzt Standards in dieser völlig neuen Kategorie von Multimedia-Unterhaltung.

2. Emotionen sind der Schlüssel zur Glaubwürdigkeit

Emotionen sind der Schlüssel bei der Glaubwürdigkeit der Believable Agents. Fin Finīs emotionale Fähigkeiten ermöglichen dem Benutzer mehr als alles andere, das Mißtrauen zu verdrängen und eine Beziehung zu Fin Fin wie zu einem lebendigen Wesen einzugehen.

Fin Fin ist neugierig und verspielt. Er ist verletzt, wenn Menschen böse sind und freut sich über Zuwendung. Wenn ihn jemand anschreit, reagiert er ängstlich, schreit und flüchtet in die Sicherheit seines Nestes. Ist ein Kind beständig freundlich zu ihm, werden sie mit der Zeit gute Freunde. Er lernt das Kind tatsächlich kennen und spielt mit ihr oder ihm. Manchmal, aus reinem Spaß, führt Fin Fin akrobatische Flugkunststücke vor oder singt. Ist jemand grausam ihm gegenüber, wird er untröstlich traurig.

Fin Finīs Emotionen sind nicht automatisch und vorhersehbar. Fin Fin reagiert nicht immer in der selben Weise auf die gleichen Ereignisse, denn er ist in der Lage, Informationen aus unterschiedlichen Quellen zu verarbeiten. Er registriert und reagiert auf Veränderungen seiner physikalischen Umgebung aufgrund seiner eigenen „Persönlichkeit" ebenso, wie auf Interaktion mit Menschen. Fin Fin verhält sich wie reale lebendige Kreaturen instinktiv aber auch reflexiv. Ist er nicht in unmittelbarer Gefahr oder erfüllt sich seine vitalen Bedürfnisse, ist er in der Lage nachzudenken, bevor er agiert. Fin Fin stellt also sowohl Emotion als auch Autonomie dar, die Kennzeichen eines echten Believable Agent.

Künstler in der Führungsrolle

Künstler sind besondere Meister, wenn es darum geht, fiktiven Figuren Emotionen zu verleihen, und so die Anrührung der Zuschauer zu erreichen. Aus diesem Grund wurden Künstler eingesetzt, um die Richtung bei der Entwicklung der Believable Agents bei Fujitsu Laboratories anzugeben.

Makoto Tezuka wurde zum Executive Producer ernannt, verantwortlich für Konzept, Entwicklung der Figuren und Management des ganzen Teo Projekts. Tezuka, der auch „Visualist" genannt wird, ist ein bekannter Filmregisseur sowie Produzent und Regisseur von Computertiteln in Japan.

Tezuka war über acht Jahre Leiter des Teo-Projekts: „Ich war besessen, eine Figur zu schaffen, die Tausende von Jahren überdauern wird". Darum schaffte er ein imaginäres Lebewesen an Stelle einer echten Tierfigur. Einige fiktive Figuren, wie in der griechischen Mythologie oder der japanischen kappa, haben Menschen seit Jahrtausenden fasziniert, da sie „Träume und Realität" vereinigen. Figuren, wie z.B. der Satyr - halb Mensch, halb Ziege - vereint das Bekannte mit dem Unerwarteten und das Imaginäre mit dem Leben.

So ist es mit Fin Fin. Er ist beides: fremd und vertraut. Wir kennen Delphine und wir kennen Vögel, aber ein fliegender Delphin, das ist etwas Neues. Und so ist Fin Fin , der vom Planeten Teo, viele Galaxien entfernt stammt, sofort jedem vertraut, der ihm auf dem PC begegnet, denn er teilt unsere Gefühle.

3. Die Bausteine der Glaubwürdigkeit

Fujitsuīs Forschungen brachten eine Reihe von technologischen Durchbrüchen, die zusammen zu der Schaffung von Fin Fin führten. Führende Technologien sorgen für die Funktion von Fin Fin:

Life Engine

Die Believable Agent-Technologie von Fin Fin kombiniert einen Hap engine mit einem speziellen System, das als „life engine" bekannt ist. Die zielgerichtete Reaktions-Hap-Engine verwendet eine Scripting Sprache zur Unterstützung vielfältiger aktiver Ziele und vielfältiger Pläne für jedes Ziel. Diese Engine bestimmt Fin Finīs Animation durch Ausführen einer dreistufigen (Programm-) Schleife: Wahrnehmen, Denken, Agieren. Die Daten der Wahrnehmung werden in das Modell des Geschöpfs übertragen, einschließlich des aktuellen Status (wie hungrig, durstig oder müde er ist etc.). Die Engine erlaubt es Fin Fin, seine Welt wahrzunehmen durch die Einflüsse, die es liefert - den Regen fühlen, die Abkühlung wenn die Sonne untergeht, die Annäherung eines anderen TEO Lebewesens, die Schönheit einer blühenden Blume - und dann nachzudenken und zu agieren.

Die Life Engine setzt Hochgeschwindigkeits Artificial Intelligence Technologie ein, um die scheinbar lebensechten selbständigen Aktionen zu schaffen sobald Fin Fin die augenblickliche Situation wahrgenommen hat und über die Möglichkeiten, die in seinem Datenbestand verfügbar sind, nachgedacht hat.

Vergleichbar mit Tieren auf der Erde denkt Fin Fin in zwei Ebenen - reflexiv und reflektiv - in zwei verschiedenen Geschwindigkeiten. Reflexiv - das Instinktive - funktioniert so schnell wie möglich. Reflektiv, wenn Fin Fin eine Wahl trifft, die nicht von dringenden Bedürfnissen bestimmt ist, läuft entspannter ab. Die Möglichkeiten wurden von den Künstlern so durchdacht, als wären sie selbst Fin Fin. Sie wurden in das Experten System integriert und umfassen nur die Optionen, die für eine derartiges Geschöpf in einer angenommenen Situation angemessen sind.

SmartSensor

Der Benutzer verständigt sich mit Fin Fin über den SmartSensor, ein kleines Gerät, das auf den PC-Monitor aufgebracht wird. Es erlaubt dem Benutzer, mit Fin Fin mit seiner Stimme zu kommunizieren; durch den integrierten Anwesenheitsmelder reagiert er aber auch auf Lichtveränderung und auf Bewegungen. Der SmartSensor ist die Basis für die Interaktion mit Fin Fin, das „Instrument" um die Beziehung aufzubauen und zu pflegen.

Audio-visuelle Effekte

Computergraphiken und -Sound stellen die üppige Vegetation, die Bewegungen von Fin Fin und seinen Begleitern, den anderen Teo Bewohnern dar. Dabei müssen Fin Finīs schnelle Wechsel in Gedanken und Emotionen bei der Animation von Ausdruck und Bewegungen ebenso berücksichtigt werden, wie die wechselnden Szenen der Umgebung, in der er lebt.

Die animation engine erledigt das alles in Echtzeit und mit einer außerordentlich hohen graphischen Qualität. Die Darstellung von Fin Fin allein benötigt 40.000 Polygone, jede Szene auf dem Planeten Teo mehr als eine Million Polygone.

Echtzeit-Betriebssystem

Eine Believable Operating System Structure (BOSS) bildet den Hintergrund für den lebensechten Eindruck des Planeten Teo und der Bewegungen von Fin Fin. Die Polygone, die Fin Fin darstellen, sind aus hunderten und aberhunderten kleinster Animationen zusammengefasst. Proprietäre Grafik-Techniken ermöglichen Überlegungen, Modifizierungen und Größenveränderungen „on the Fly" um eine lebensechte Vielfalt zu schaffen.