home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ NetNews Usenet Archive 1992 #27 / NN_1992_27.iso / spool / sci / nanotech / 693 < prev    next >
Encoding:
Internet Message Format  |  1992-11-20  |  9.7 KB

  1. Path: sparky!uunet!stanford.edu!rutgers!igor.rutgers.edu!planchet.rutgers.edu!nanotech
  2. From: szabo@techbook.com (Nick Szabo)
  3. Newsgroups: sci.nanotech
  4. Subject: AI & Nanotech
  5. Message-ID: <Nov.20.21.28.38.1992.26517@planchet.rutgers.edu>
  6. Date: 21 Nov 92 02:28:39 GMT
  7. Sender: nanotech@planchet.rutgers.edu
  8. Lines: 228
  9. Approved: nanotech@aramis.rutgers.edu
  10.  
  11.  
  12. In _Engines of Creation_, Drexler spent quite a bit of
  13. time on the importance of AI, but since then his work
  14. has focused mostly on the mechanical aspects of
  15. nanosystems.  AI, or more broadly a-life and computer
  16. science in general, remains an important part of bringing
  17. about a future of abundance, both in its own right and
  18. in helping make nanosystems a reality.
  19.  
  20. We all must prune our search trees somewhere.  Drexler
  21. is now concentrating on the mechanical aspects of nanotech.  
  22. A number of important topics are up to the rest of us to 
  23. solve, to wit:
  24.  
  25. * Intermediate advances in biotech, lithography, etc.
  26. * The actual design for a self-replicating universal 
  27.   (or at least very flexible) constructor.  We want
  28.   flexibility among a number of areas, including 
  29.   shapes, materials, assemblies, etc. This is any 
  30.   extremely tough problem, with few working on it.
  31. * Control mechanisms and/or circuitry.  Once we get to
  32.   the nanoscale our normal control circuitry becomes
  33.   quite cumbersome.  The controllers for AFMs and STMs
  34.   dominate the device.
  35. * How to handle the complexity of a design with millions
  36.   of moving parts.  Compilers are a good model for 
  37.   mechanical design generation, but so are expert systems, 
  38.   search/learning algorithms, etc.  There are also a wide
  39.   variety of weird techniques used in silicon and software
  40.   compilers themselves.
  41.  
  42. I like many went into computer science mainly for "AI", but I've
  43. found having a wider scope in computer science, a-life, and
  44. technology in general to be more productive than traditional AI.  
  45. I see a large number of potential breakthrough apps:
  46.  
  47. * The application of search/learning techniques like genetic algorithms
  48.   (see below), simulated annealing, neural nets, etc.  Layering of
  49.   these techniques, eg subsumption architecture.
  50. * Non-anthropomorphic robots.  It is doubtful that the human limbs
  51.   are anywhere near optimal for most tasks.  Drexler gives the example 
  52.   of the Stewart platform, and Hans Moravec the Christmas Bush.  Another 
  53.   example, of which I wish I had more details, is an IBM electromagnetically 
  54.   levitated "arm" that can do various kinds of circuit board assembly 
  55.   and/or soldering operations with an accuracy of 500 nm.  I envision
  56.   a future levitated tool performing operations in five or more 
  57.   degrees of freedom with Mhz frequency.  Yet more examples: automatically 
  58.   guided vehicles (AGVs) and CNC machinery in general: programmable lathes, 
  59.   mills, presses, lasers, etc.
  60.  
  61. Most combinations of the above probably haven't been tried yet:
  62. Stewart platforms and CAM machinery with subsumption architecture, 
  63. e-mag floating tools with neural nets trained to minimize soldering
  64. mistakes, etc.
  65.  
  66. In general, sensory-rich machines tied to adaptive architectures are 
  67. just starting to be explored.  The biggest cost remaining in factories 
  68. is the detection and correction of errors.  Adapative machines 
  69. combined with massives numbers and varieties of microfabbed sensors 
  70. could do wonders for automation.
  71.  
  72. My favorite area is the use of search/learning algorithms to assist 
  73. in design work in new territories.  Engineer defines new territory
  74. and search spaces within it.  Computer goes off and searches 
  75. various important spaces in the new territory & brings back some 
  76. interesting solutions.  The human designer tweeks the solutions & search 
  77. parameters.  Repeat until design is ready to implement. 
  78.  
  79. Search/learning algorithms have already rediscovered various scientific 
  80. laws, eg Kepler's third law, and various efficient algorithms.  They might 
  81. not be able to discover major new techniques until we make them an integral 
  82. part of the engineering process.  I am currently designing software
  83. that will integrate learning algorithms with a simplified version
  84. of process or metabolic design.  The target application is the design 
  85. of optimally self-replicating and flexibly-manufacturing factories,
  86. but the software may end up being more generally useful.  If anybody 
  87. is interested in this, and experienced in computer science and/or 
  88. manufacturing, I'd love to have somebody to bounce the ideas and
  89. designs off of.
  90.  
  91. Final note: I've mentioned genetic programming, now you can buy the 
  92. book!.  GP, a generalized form of simulated evolution (aka genetic
  93. algorithms) is the technique of using the parse tree of a language 
  94. (or S-expressions in LISP) as a genetic code and evolving an optimal 
  95. program against a fitness function.
  96.  
  97. Date: Mon, 16 Nov 92 17:13:11 PST
  98. From: John Koza <koza@CS.Stanford.EDU>
  99. Subject: New Book and Videotape on genetic Programming
  100.  
  101. BOOK AND VIDEOTAPE ON GENETIC PROGRAMMING
  102.  
  103. A new book and a one-hour videotape (in VHS NTSC, PAL, and SECAM 
  104. formats) on genetic programming are now available from the MIT 
  105. Press.
  106.  
  107. NEW BOOK...
  108.  
  109. GENETIC PROGRAMMING: ON THE PROGRAMMING OF COMPUTERS BY 
  110. MEANS OF NATURAL SELECTION
  111.  
  112. by John R. Koza, Stanford University
  113.  
  114. The recently developed genetic programming paradigm provides a 
  115. way to genetically breed a computer program to solve a wide variety 
  116. of problems.  Genetic programming starts with a population of 
  117. randomly created computer programs and iteratively applies the 
  118. Darwinian reproduction operation and the genetic crossover (sexual 
  119. recombination) operation in order to breed better individual 
  120. programs.  The book describes and illustrates genetic programming 
  121. with 81 examples from various fields.
  122.  
  123. 840 pages.  270 Illustrations.  ISBN 0-262-11170-5.
  124.  
  125. Contents...
  126.  
  127. 1   Introduction and Overview
  128. 2   Pervasiveness of the Problem of Program Induction
  129. 3   Introduction to Genetic Algorithms
  130. 4   The Representation Problem for Genetic Algorithms
  131. 5   Overview of Genetic Programming
  132. 6   Detailed Description of Genetic Programming
  133. 7   Four Introductory Examples of Genetic Programming
  134. 8   Amount of Processing Required to Solve a Problem
  135. 9   Nonrandomness of Genetic Programming
  136. 10  Symbolic Regression - Error-Driven Evolution
  137. 11  Control - Cost-Driven Evolution
  138. 12  Evolution of Emergent Behavior
  139. 13  Evolution of Subsumption
  140. 14  Entropy-Driven Evolution
  141. 15  Evolution of Strategy
  142. 16  Co-Evolution
  143. 17  Evolution of Classification
  144. 18  Iteration, Recursion, and Setting
  145. 19  Evolution of Constrained Syntactic Structures
  146. 20  Evolution of Building Blocks
  147. 21  Evolution of Hierarchies of Building Blocks
  148. 22  Parallelization of Genetic Programming
  149. 23  Ruggedness of Genetic Programming
  150. 24  Extraneous Variables and Functions
  151. 25  Operational Issues
  152. 26  Review of Genetic Programming
  153. 27  Comparison with Other Paradigms
  154. 28  Spontaneous Emergence of Self-Replicating and Self-Improving 
  155.     Computer Programs
  156. 29  Conclusions
  157.  
  158. Appendices contain simple software in Common LISP for 
  159. implementing experiments in genetic programming.
  160.  
  161. ONE-HOUR VIDEOTAPE...
  162.  
  163. GENETIC PROGRAMMING: THE MOVIE
  164.  
  165. by John R. Koza and James P. Rice, Stanford University
  166.  
  167. The one-hour videotape (in VHS NTSC, PAL, and SECAM formats) 
  168. provides a general introduction to genetic programming and a 
  169. visualization of actual computer runs for 22 of the problems 
  170. discussed in the book GENETIC PROGRAMMING: ON THE PROGRAMMING 
  171. OF COMPUTER BY MEANS OF NATURAL SELECTION.  The problems 
  172. include symbolic regression, the intertwined spirals, the artificial 
  173. ant, the truck backer upper, broom balancing, wall following, box 
  174. moving, the discrete pursuer-evader game, the differential pursuer-
  175. evader game, inverse kinematics for controlling a robot arm, 
  176. emergent collecting behavior, emergent central place foraging, the 
  177. integer randomizer, the one-dimensional cellular automaton 
  178. randomizer, the two-dimensional cellular automaton randomizer, 
  179. task prioritization (Pac Man), programmatic image compression, 
  180. solving numeric equations for a numeric root, optimization of lizard 
  181. foraging, Boolean function learning for the 11-multiplexer, co-
  182. evolution of game-playing strategies, and hierarchical automatic 
  183. function definition as applied to learning the Boolean even-11-
  184. parity function.
  185.  
  186. ---------------------------ORDER FORM----------------------
  187.  
  188. PHONE: 800-326-4471 TOLL-FREE or 617-625-8569
  189. MAIL:  The MIT Press, 55 Hayward Street, Cambridge, MA 02142
  190. FAX:  617-625-9080
  191.  
  192. Please send
  193. ____ copies of the book GENETIC PROGRAMMING: ON THE 
  194. PROGRAMMING OF COMPUTERS BY MEANS OF NATURAL SELECTION by 
  195. John R. Koza (KOZGII) (ISBN 0-262-11170-5) @ $55.00.
  196. ____ copies of the one-hour videotape GENETIC PROGRAMMING: THE 
  197. MOVIE by John R. Koza and James P. Rice  in VHS NTSC format 
  198. (KOZGVV) (ISBN 0-262-61084-1) @$34.95  
  199. ____ copies of the videotape in PAL format (KOZGPV) (ISBN 0-262-
  200. 61087-6) @$44.95
  201. ____ copies of the videotape in SECAM format (KOZGSV) (ISBN 0-
  202. 262-61088-4) @44.95.
  203.  
  204. Name __________________________________
  205.  
  206. Address_________________________________
  207.  
  208. City____________________________________
  209.  
  210. State_________________Zip________________
  211.  
  212. Country_________________________________
  213.  
  214. Phone Number ___________________________
  215.  
  216. $ _______ Total
  217. $ _______ Shipping and Handling ($3 per item. Outside U.S. and 
  218. Canada, add $6 per item for surface rate or $22 per item for airmail)
  219. $ _______ Canada - Add 7% GST
  220. $ _______ Total due MIT Press
  221.  
  222. __ Payment attached (check payable to The MIT Press in U.S. funds)
  223. __ Please charge to my VISA or MASTERCARD credit card
  224.  
  225. Number ________________________________
  226. Credit Card Expires _________________________________
  227. Signature  ________________________________
  228.  
  229. ------------------------------
  230.  
  231. *******************
  232.  
  233. Nick Szabo                szabo@techbook.com
  234.  
  235. [Don't forget Genetic Algorithms, D. Goldberg, Addison-Wesley, 1989,
  236.  and of course Adaptation in Natural and Artificial Systems, 
  237.  J. Holland, 1975 (2nd. ed. MIT Press 1992).
  238.  --JoSH]
  239.