Agnosiophobia in a virtual agent: behavioral and dynamical architecture in Lenia

Resumen Técnico: Agnosiofobia en un Agente Virtual

Planteamiento del Problema
El artículo aborda el desafío de comprender las propensiones conductuales en agentes emergentes y novedosos que carecen de arquitecturas cognitivas explícitas o mecanismos de supervivencia evolucionados. Específicamente, investiga cómo los patrones motiles de automantenimiento en Lenia (un autómata celular continuo) interactúan con la topografía informacional de su entorno. Los autores indagan en la "protocognición" sometiendo a estos agentes a oclusiones informacionales —regiones de la rejilla de las cuales no se dispone de datos sensoriales—. La pregunta central es si estos agentes dinámicos exhiben comportamientos adaptativos, como la evitación, al navegar por entornos donde su "campo sensorial" (el núcleo de convolución) está parcialmente bloqueado, a pesar de no tener un mecanismo explícito diseñado para tales tareas.

Metodología
El estudio utiliza Lenia, un autómata celular continuo donde las células en una rejilla toroidal actualizan sus estados basándose en una convolución de su vecindad con un núcleo radialmente simétrico ($K$) y una función de crecimiento ($G$).

1. Configuración Experimental:

   • Se seleccionaron cuatro criaturas estables, no oscilantes y motiles (O2u, K4s, K6s y S1s) del catálogo de Chan.
   • Mecanismo de Oclusión: Los autores introdujeron una máscara binaria ($B$) al entorno. En la regla de actualización, las regiones ocluidas se excluyen de la operación de convolución. El potencial $U_t$ se calcula mediante la convolución del estado visible ($A_t \cdot (1-B)$) y la renormalización por la fracción de la masa del núcleo que cae en el territorio visible. Esto simula la "ceguera" hacia partes específicas del entorno sin alterar las reglas internas de la criatura.
   • Entornos de Prueba: Las criaturas se colocaron en 10 entornos distintos con patrones de oclusión variables (tamaño, dispersión, convexidad). Cada criatura comenzó en el centro orientada en 360 direcciones diferentes y corrió durante 2,000 pasos.

2. Métricas y Análisis:

   • Recuperación Morfológica: Se construyó una métrica de distancia de Wasserstein-1 para comparar los estados de la rejilla basándose en la distribución de los píxeles activos (perfiles). Una criatura se considera "recuperada" si su estado regresa a un vecindad definida (dentro de una distancia máxima $d_{max}$) de su forma canónica.
   • Resultados: Las trayectorias se clasificaron como recuperación (regreso a la vecindad), muerte (caída de masa < 0.01), metamorfosis o explosión (crecimiento ilimitado).
   • Mapeo de Sensibilidad: Para comprender el mecanismo, los autores realizaron intervenciones dirigidas, colocando una oclusión persistente de $3 \times 3$ en cada píxel no nulo del cuerpo de una criatura para mapear la dinámica resultante (fotogramas para la recuperación, distorsión máxima y cambio de rumbo).

Resultados Clave

1. Emergencia de la Agnosiofobia: Tres de las cuatro criaturas (O2u, K4s, K6s) exhibieron un comportamiento denominado agnosiofobia (miedo a lo desconocido). Tendieron a evitar o reorientarse lejos de las regiones ocluidas, a pesar de no tener una representación de "peligro" explícita.

   • O2u (Orbium): Demostró la evitación más robusta, rotando para alejarse de las oclusiones detectadas en su flanco.
   • K4s: A menudo bordeaba los bordes de la oclusión o, ante una oclusión frontal, se transformaba en una estructura oscilante y se reemitía en la dirección opuesta.
   • K6s: Exhibió un comportamiento de "bordear", viajando a lo largo de los bordes de la oclusión en lugar de girar inmediatamente.
   • S1s: No logró exhibir evitación; sus zonas letales se encontraban en su borde delantero, causando la muerte inmediata al encontrar oclusiones.

2. Estructura Espacial de la Sensibilidad:

   • Los mapas de sensibilidad revelaron un gradiente: las regiones sensibles a la reorientación (que causan cambios de rumbo) son espacialmente adyacentes a las regiones letales.
   • Acoplamiento de Fragilidad y Navegación: Solo se observaron cambios de rumbo significativos cuando la criatura atravesaba rutas de recuperación morfológicamente distorsionadas y largas. Estas rutas corresponden a trayectorias que se aproximan al límite del cuenco (basin boundary) del atractor. Las recuperaciones rápidas y sin distorsión no resultaron en cambios de rumbo significativos.
   • S1s carecía de una zona de "amortiguación"; su región letal precedía cualquier zona de reorientación, lo que conducía al fallo inmediato.

3. Interpretación de Sistemas Dinámicos:

   • Los autores interpretan a las criaturas de Lenia como atractores dentro de un espacio de estados de alta dimensión.
   • Variables Libres: Debido a la simetría traslacional y rotacional de las reglas subyacentes, las criaturas poseen "variables libres" (posición y rumbo) que pueden cambiar sin alterar la identidad morfológica de la criatura.
   • Geometría del Cuenco (Basin Geometry): La competencia de navegación emerge de la geometría del cuenco de atracción. Las perturbaciones que empujan al sistema cerca del límite del cuenco (pero no fuera de él) permiten al sistema "descargar" el estrés mediante el desplazamiento a lo largo de la variable libre (rumbo). Este desplazamiento constituye una reorientación.
   • Equifinalidad Parcial: Las criaturas exhiben equifinalidad respecto a la morfología (regresan a su forma) pero no equifinalidad respecto al rumbo (el rumbo final depende de la perturbación). Esta equifinalidad selectiva permite la navegación.

Significancia y Reivindicaciones
El artículo afirma ilustrar el comienzo de una hoja de ruta para comprender cómo las propensiones conductuales de los agentes emergentes interactúan con la topografía informacional de su mundo, no solo con la tangible.

• Protocognición: La agnosiofobia observada no está diseñada ni evolucionada, sino que emerge de la geometría del cuenco de atracción del sistema. Sugiere que el comportamiento dirigido a objetivos (persistencia de la forma) puede dar lugar naturalmente a la navegación adaptativa (evitar vacíos de información) a través del acoplamiento de perturbaciones a las variables libres.
• Redefinición de la Direccionalidad de Objetivos: Los autores desafían la restricción de la direccionalidad de objetivos a sistemas alejados del equilibrio con variables de energía explícitas. Proponen que las propiedades dinámicas —como la dimensionalidad del atractor, el acoplamiento a variables libres y la geometría del límite del cuenco— pueden ser suficientes para derivar una medida de la direccionalidad de objetivos. Esto permite la caracterización de inteligencias no convencionales (como las criaturas de Lenia) en un continuo con los agentes biológicos.
• Mecanismo de Competencia: El estudio demuestra que la capacidad de navegación está intrínsecamente ligada a la fragilidad morfológica. La capacidad de cambiar de rumbo (navegar) requiere que el sistema atraviese estados de alta distorsión cerca del límite de la supervivencia.

Conclusión
El trabajo establece que sistemas dinámicos simples pueden exhibir comportos complejos y adaptativos, como la evitación de información desconocida, a través de la interacción entre simetría, geometría del atractor y perturbación. El "miedo a lo desconocido" es una consecuencia del intento del sistema por preservar su atractor morfológico frente a la privación de información, utilizando su libertad para cambiar de rumbo como un mecanismo de supervivencia.