Formulae E-volver

year: 2015
material: software for Mac OS X / linux, screen or projection, touchscreen
duration: infinite

Computers are powerful machines to harness artificial evolution for creating visual images. To achieve this we need to design genetic algorithms and evolutionary programs. Evolutionary programs like Formulae E-volver allow images to be "bred", rather than be designed by hand. Through a process of variation and selection, each new generation of images is increasingly well adapted to the desired "fitness" criteria. This project is inspired by Genetic Images, a work of Karl Sims from 1993.

The image generating Formulae E-volver software is developed by the artists. The building blocks of the software are all kinds of basic mathematical operators. The computer can compose an infinite amount of valid formulas out of these elements. Each time, a small set of formulas is composed and visualised on the screen. The viewer compares these animated images with each other and reviews them. In turn, the software responds on those reviews when it composes new formulas. Formulas that were displayed on the screen for a long time have more chance to crossbreed, whereby visual properties are mixed and passed on to future generations. The process begins with a "primordial soup" which yields relatively simple images. On the basis of personal preferences of the user, this gradually evolves into complex intriguing animations.

The process of evolution takes place via the touch screen that displays the animations of four different formulas simultaneously. The least interesting animation is voted out and makes way for a new animation. The computer keeps the fitness scores of the corresponding formulas. A formula that survives multiple generations, gets a higher score than a formula that is immediately voted out. When composing new formulas the system takes into account the fitness scores: formulas with high scores are more likely to be elected to the formation of new formulas. Repeatedly crossbreeding and mutating the "better" formulas, leads to increasingly long formulas because their visual complexity is more appealing than the simple images at the beginning of the process. The formula with the highest score is displayed on the big screen. From time to time the top score will be replaced, when the evolutionary process produces higher scores. That is, until the program "resets", which happens when a predetermined number of votes has been cast. And then the whole process begins again. Again a primordial soup from which quite different formulas can come forward.

Formulae E-volver includes an unusual collaboration between man and machine. On the one hand it provides a cultivation machine and on the other hand a human "gardener". The combination of human and machinal properties is leading to results that neither of them could create on their own. The machine has no notion of the aesthetic qualities, and for humans the development of complex mathematical formulas is almost inimitable.

Similar concepts and techniques are used in the interactive artwork E-volver in assignment of the LUMC Leiden and SKOR Amsterdam.

Formulae E-volver

jaar: 2015
materiaal: software voor Mac OS X / linux, beeldscherm of projectie, touch-screen
duur: oneindig

Computers zijn krachtige machines om met behulp van kunstmatige evolutie visuele beelden te creëren. Om dit te bereiken ontwerpen we genetische algoritmes en evolutionaire programmas. Met evolutionaire programmas is het mogelijk beelden te "kweken", in plaats van ze handmatig te ontwerpen. Door een proces van kunstmatige mutatie en selectie zal elke nieuwe generatie van beelden beter aangepast zijn aan de "fitness" criteria van de gebruikers van het programma. Dit project is geïnspireerd door Genetic Images, een werk van Karl Sims uit 1993.

Als basis voor het project dient de beeldgenererende Formulae E-volver software. De bouwstenen van de software zijn allerlei wiskundige operatoren waarmee oneindig veel geldige formules kunnen worden samengesteld. Telkens wordt een klein aantal formules samengesteld en zichtbaar gemaakt op het beeldscherm. Deze animaties worden door de gebruiker met elkaar vergeleken en beoordeeld. De software reageert op haar beurt weer op deze beoordelingen bij het aanmaken van nieuwe formules. Formules waar gebruikers langere tijd naar hebben gekeken hebben meer kans om met elkaar te kruisen, waarbij visuele eigenschappen worden gemengd en doorgegeven aan toekomstige generaties. Het proces begint met een "oersoep" die relatief eenvoudige beelden oplevert. Op basis van de persoonlijke voorkeuren van de gebruikers evolueert dit gaandeweg naar complexe intrigerende animaties.

Het evolutieproces vindt plaats via een touch-screen waarop telkens vier animaties van verschillende formules zichtbaar zijn. De minst interessante animatie wordt weggestemd en maakt plaats voor een nieuwe animatie. De computer houdt de fitness-scores bij van de bijbehorende formules. Een formule die meerdere generaties overleeft, krijgt een hogere score dan een formule die direct wordt weggestemd. Bij het samenstellen van nieuwe formules houdt het systeem rekening met deze fitness-scores: formules met hoge scores hebben meer kans om te worden gekozen in de vorming van nieuwe formules. Door keer op keer de "betere" formules te kruisen en te muteren onstaan steeds langere formules, omdat de visuele complexiteit ervan doorgaans meer tot de verbeelding spreekt dan de eenvoudige beelden aan het begin van het proces. De formules die hoog scoren worden op het grote scherm afgebeeld. Van tijd tot tijd wordt deze top-score vervangen, naar gelang het evolutieproces hogere scores voort brengt. Na verloop van tijd is een evolutie uitontwikkeld, en begint het hele proces weer van voor af aan. Opnieuw een oersoep, waarin nieuwe mogelijkheden liggen besloten die vervolgens tot expressie kunnen komen.

Formulae E-volver behelst een ongewone samenwerking tussen mens en machine, en voorziet enerzijds in een kweekmachine en anderzijds een menselijke "tuinier". De combinatie van menselijke en machinale eigenschappen leidt tot resultaten die geen van beiden alleen had kunnen creëren. De machine heeft geen notie van de esthetische kwaliteiten, en voor de mens is de ontwikkeling van de complexe wiskundige formules vrijwel onnavolgbaar.

Soortgelijke uitgangspunten en technieken zijn gebruikt voor het interactieve kunstwerk E-volver in opdracht van het LUMC Leiden en SKOR Amsterdam.

driessens & verstappen movie formulae e-volver e-volved images