1 / 36

Roboty jako Systemy Autonomiczne

Roboty jako Systemy Autonomiczne. Inteligentne Systemy Autonomiczne. W oparciu o wykład Dr. Hadi Moradi University of Southern California Tlumaczenie Daniel Jachyra. Janusz A. Starzyk Wyzsza Szkola Informatyki i Zarzadzania w Rzeszowie. Inteligentne Systemy Autonomiczne.

torn
Download Presentation

Roboty jako Systemy Autonomiczne

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Roboty jako Systemy Autonomiczne Inteligentne Systemy Autonomiczne W oparciu o wykład Dr. Hadi Moradi University of Southern California Tlumaczenie Daniel Jachyra Janusz A. Starzyk Wyzsza Szkola Informatyki i Zarzadzania w Rzeszowie

  2. Inteligentne Systemy Autonomiczne • Koncept inteligencji obudowanej • Sieci neuronowe • Roboty jako inteligentne systemy autonomiczne • Samoorganizujace, uczace sie sieci neuronowe • Biologiczne inteligentne systemy autonomiczne • Mozgi i umysly • Kognitywistyka • Virtualne inteligentne systemy autonomiczne

  3. Inteligencja Obudowana i Roboty • Implementacje inteligencjiobudowanej • Mechaniczna (gadzety, roboty autonomiczne) • Wiedza reprezentowana softwareowo lub strukturalnie • Fizyczna obudowa i mechanizmy oddzialywania • Okreslony cel dzialania • Struktury zaprojektowane lub wyuczone • Biologiczna (zwierzeta, ludzie) • Inteligencja naturalna • Struktury rozwiniete genetycznie • Zwiazana z przetrwaniem gatunkow • W okreslonym srodowisku • Genetycznie dostosowane systemy czucia i motoryczne • Wirtualna (agenci, systemy informatyczne) • Wiedza reprezentowana I przetwarzana softwareowo • Softwareowe czujniki i przekazniki • Mozliwosc ingerencji swiata fizycznego (nauczyciel)

  4. Roboty - Zarys • Typy kontroli • Kontrola ze sprzężeniem zwrotnym • Cybernetyka • Pojazdy Braitenberga • Sztuczna inteligencja • Pierwsze roboty • Robotyka dzisiaj • Dlaczego robotyka jest trudna

  5. Typy Kontroli • Pobudzenie=>Działanie • Reagujący • Nie myśl, działaj: Zwierzęta • Rozważający • Przemyśl sprawe, działaj później: Szachy • Mieszany • Myśl i działaj równocześnie: wyścigi samochodowe • Bazujący na zachowaniu • Przemyśl sposób w który działasz: człowiek

  6. Systemy reagujące • Zbiór zasad czuciowo-ruchowych • Bodziec - odpowiedź • Korzyści: • Z natury równoległe • Nie ma minimalizacji stanu • Bardzo szybkie • Brak pamięci lub tez • pamięć kodowana hardwareowo • Wady: • Brak planowania • Brak uczenia

  7. Systemy rozważające • Model trzy-fazowy: • Czucie • Planowanie • Działanie • Zalety: • Możliwość planowania • Możliwość uczenia • Wady: • Potrzebują modelu świata • Wyszukiwanie i planowanie jest wolne • Model świata starzeje się

  8. Kontrola ze sprzężeniem zwrotnym • Reaguje na zmiany czujników • Kontrola ze sprzężeniem zwrotnym == samo-regulacja • Q: Jakiego typu jest ten system kontroli? • Reagujacy, rozwazajacy czy mieszany? • Typy sprzężeń zwrotnych: • Pozytywne • Negatywne • Pierwsze użycie: starożytny, grecki system wodny. • Przerobiony w Renesansie dla piekarników.

  9. Żółw W. Grey Waltersa • 1953 • Maszyna wypatrująca (Machina Speculatrix) • Czujniki • 1 fotokomórka, • 1 czujnik wstrząsów • 2 silniczki • Kontrola reagująca

  10. Żółw W. Grey Waltersa • Zachowania: • Poszukiwanie światła, • Skierowanie w kierunku słabego światła, • Cofanie przed jasnym światłem, • Obrót i pchanie (unikanie przeszkody), • Ładowanie baterii. • Podstawa dla tworzenia zachowań adaptacyjnych

  11. Reguły Żółwia • Oszczędność: prostsze jest lepsze • np. Sprytna strategia ładowania • Badanie/poszukiwanie: ciągły ruch • Za wyjątkiem ładowania • Atrakcyjność: dodatni tropizm • Motywacja zbliżenia się do światła • Niechęć: ujemny tropizm • Motywacja aby unikać przeszkód i pochylni • Rozróżnianie: zdolność rozróżniania i dokonywania wyborów • Celowelub bezcelowe zachowania, np. aby się przystosować Chowanie

  12. Zachowanie żółwia Ścieżka: świeca na czubku skorupy Dwa żółwie: Coś jak taniec

  13. Nowy żółw

  14. Pytanie • Jak to się ładuje? • Gdy bateria jest słaba, wówczas robot idzie w kierunku światła.

  15. Pojazdy Braitenberga • Valentino Braitenberg • początek 1980 • Rozwinięte podejście Waltersa • Bazują na obwodach analogowych • Bezpośrednie połączenia między czujnikami światła i motorami • Złożone zachowania z bardzo prostych mechanizmów.

  16. Pojazdy Braitenberga • Wiele zachowań wynika ze zmiany połączeń i ich siły, np.: • „strach" – ucieka od światła • „agresja" – zmierza w kierunku światła • „miłość" - podążanie/przytulanie • wiele innych, aż do pamięci i uczenia! • Kontrola reagująca • Implementacja w prawdziwych robotach • Didaboty porządkujące kostki styropianu (16 min 30 sec) • Tokyo Lecture 3 time 24:30-41:00

  17. Krótka historia robotyki • 1750: Szwajcarski rzemieślnik konstruuje automat z mechanizmem grającym melodie. • 1917: Słowo Robot pojawiło się w grze Karela Capek’a. • 1938: Issac Asimov napisał powieść o robotach. • 1958: Firma Unimation (Uniwersalna Automatyzacja) zaczęła wytwarzać roboty dla GM • 1960: Zaczęły się badania nad wizją maszyn. • 1966: Pierwszy robot potrafiący malować został zainstalowany w Byrne, Norwegia. • 1966: Amerykański, zautomatyzowany statek kosmiczny ląduje na księżycu. • 1978: Pierwszy robot PUMA (Programmable Universal Assembly) opracowany przez Unimation. • 1979: Japonia wprowadza SCARA (ang. Selective Compliance Assembly Robot Arm).

  18. Wczesna sztuczna inteligencja • „Narodzona" w 1955 w Dartmouth • „Inteligentna maszyna" używa wewnętrznych modeli w poszukiwaniu rozwiązań a następnie je wypróbowuje (M. Minsky) => model celowy! • Planowanie staje się tradycją • Reprezentacje symboliczne • Hierarchiczna organizacja systemu • Wykonywanie sekwencyjne

  19. Sztuczna Inteligencja SI(ang. Artificial Intelligence AI) • Wczesna SI miała silny wpływ na robotykę • Skupiono się na wiedzy, wewnętrznych modelach oraz rozumowaniu/planowaniu. • W końcu (1980s) robotyka rozwinęła bardziej właściwe podejścia => bazowanie na zachowaniu oraz kontrolę hybrydową • Sama SIteż się zmieniała... • Wczesne roboty wykorzystywały kontrolę celową. • Badania inteligencji przez konstrukcje (5 min 20 sec) • Tokyo Lecture 2 time 27:40-33:00

  20. Pierwszy mobilny robot: SHAKEY • SRI: Instytut Badań w Stanford (1966-1972) • Kamera (120x120x4) • Laserowy pomiar odległości • Obliczenia poza platformą (DEC PDP-10 oraz 15) Cel: analiza metod interakcji ze złożonym środowiskiem

  21. Pierwsze Roboty: SHAKEY • Zadanie: Poruszanie się i manipulowanie przedmiotami • Środowisko: pojedynczy pokój malowany na czarno-biało • 3 poziomowe działania • Niski poziom: Proste ruchy, obracanie, planowanie trasy • Średni poziom: Łączenie działań niskiego poziomu by osiągnąć razem bardziej złożone zadania. • Wysoki poziom: Wykonanie planu aby osiągnąć pewne cele wyznaczone przez użytkownika. • Planista STRIPS (Stanford Research Institute Planning System) • Jakiego rodzaju jest ten system kontroli?

  22. Pierwsze roboty: HILARE • LAAS (Laboratoire d'Architecture et d'Analyse des Systèmes) w Toulouse, Francja (1977) • Koła: dwa koła napędowe i jedno luźne • Baterie: 24V • Procesory: 4 xIntel 80286

  23. Pierwsze roboty: HILARE • System operacyjny: żaden • Komunikacja: modem radiowy (9600 bauds) • Czujniki: Szybkościomierz , 16 czujników ultra dzwiekow, laserowy miernik odległości • Wymiary (Dł. x Szer. x Wys. ): 80cm x 80cm x 60 cm • Ciężar: 400kg • System kontroli: Celowy -> Mieszany

  24. Pierwsze roboty: CART/Rover • Hans Moravec • 1977 Stanford, 1983 CMU • Sonar i wizja • Kontrola celowa • CART: Podążać za białą linią.

  25. Pierwsze roboty: CART/Rover • Stereoskopowe trójwymiarowe sporządzanie map i nawigacja • 5 godzin do przebycia 30 metrów

  26. Robotyka dzisiaj • Montaż i produkcja

  27. Robotyka dzisiaj • Ładowanie towaru • ‘Świstaki’ (szpitale, strażnicy) • Niebezpieczne środowisko (Czarnobyl)

  28. Robotyka dzisiaj • Odległe środowisko (Pathfinder) • Rocket man

  29. Robotyka dzisiaj • Chirurgia (biodra, mózg)

  30. Robotyka dzisiaj • Tele-obecność i wirtualna rzeczywistość • Współdziałanie człowieka z maszyna –robotyemocjonalne • Pielęgniarstwo i pomocnictwo • Usługi w gospodarstwie domowym • Bezpieczeństwo i ochrona • Samo-montaż • Autonomiczne pojazdy • Badania mórz i kosmosu • Pomoc chirurga • Rozrywka i sztuka • Zabawki (1min 45 sek) • Dzieci bawiące sie z robotem i dwa psy (3 min 15 sec) • Tokyo Lecture 1 time 1:45:00-1:48:15 • Kalendarium Robotyki

  31. Kluczowe zagadnienia • Opierać się na rzeczywistości: nie tylko planować w abstrakcyjnym świecie. • Usytuowanie (ekologiczna dynamika): ścisły związek ze środowiskiem • Obudowa: posiadanie ciała • Wyłaniające się zachowania: interakcja ze środowiskiem. • Skalowalność: narastanie stopnia złożoności zadań i środowiska. • Wstający humanoidalny robot (10 min) • Tokyo Lecture 1 time 1:55:00-2:05:00

  32. Przyszłość? Proste przemysłowe Roboty Przemyslowe w akcji (3min 13 sek)

  33. Przyszłość? Proste czynności w domu

  34. Przyszłość? Czynności we wnętrzach

  35. Przyszłość? Proste prace Asimo (1 min 30 sec) Asimo Chodzacy robot humanoidalny (8 min 24 sec)

  36. Dlaczego robotyka jest trudna? • Czujniki są ograniczone i prymitywne. • Motory są ograniczone i prymitywne. • Stan jest częściowo obserwowalny • Wewnętrzny i zewnętrzny, ale najczęściej zewnętrzny. • Asimo i schody (36 sec) • Środowisko jest dynamiczne • Zmieniające sie cały czas. • Pełne potencjalnie ważnej informacji. • Asimo at Consumers Electronic Show • CES 2007 Las Vegas (3 min 20 sec)

More Related