形態的ノベルティの圧力下におけるラマルク的進化の限界

要旨: ラマルキアン的遺伝は、ロボットの形態（モルフォロジー）と制御器の共同進化が、個体ごとの学習によって強化されるようなシステムにおいて、強力な加速器となり得ることが示されている。その決定的な利点は、子が親によって学習された制御器を継承する点にある。しかし、この選択肢の有効性は、親と子の形態的な類似性に依存している。本研究では、探索プロセスを高い形態的多様性へ向けて駆動した場合に、ラマルキアン的遺伝がどのように機能するかを検討する。これにより、親子間の類似性という要件が損なわれる可能性がある。歩行（ロコモーション）のタスクを解くために進化し学習できるモジュール型ロボットのシステムを用いて、純粋なタスクに基づく選択から、形態の新規性にも報いる多目的な圧力へと切り替えたとき、それらがどのように応答するかを明らかにするために、ダウィン的進化とラマルキアン的進化を比較する。我々の結果は、タスク遂行能力のみを最適化する場合にはラマルキアン的進化がダウィン的進化を上回ることを確認した。一方、形態的多様性を促す選択圧を導入すると、大幅な性能低下が生じ、その低下はラマルキアンのシステムでより大きい。さらなる分析により、多様性を促進すると親子間の類似性が低下し、その結果として、親から継承されることで得られる制御器の恩恵が減少することが示された。これらの結果は、遺伝（継承）に基づく活用と、多様性に駆動される探索の間に存在する本質的なトレードオフを明らかにすることで、ラマルキアン的進化の限界を示している。