Ugrás a tartalomhoz

Alkalmazott Mesterséges Intelligencia

Dudás László (2011)

Kempelen Farkas Hallgatói Információs Központ

Viselkedés-alapú robotika

Viselkedés-alapú robotika

(Arkin, 1998)

A viselkedés az ingerre adott válasz.

Alapgondolat: az intelligencia a különféle viselkedésekre a környezetből jövő megítélés, sikeresség eredményeként formálódik.

A viselkedési formákat Arkin (1998) az alábbiak szerint csoportosította:

  • Felfedező/irányító viselkedés (mozgás általános irányban)

  • Célorientált, szükségletkielégítő viselkedés (mozgás a figyelemfelkeltő irányába)

  • Elhárító/védő viselkedés (ütközés megelőzése)

  • Pályakövető viselkedés(mozgás egy megtervezett úton)

  • Testtartási viselkedés (egyensúlyozás, stabilitásra törekvés)

  • Szociális/kooperatív viselkedés (osztozkodás, etetés, gyülekezés)

  • Érzékelési viselkedés (vizuális keresés, szemreflexek)

  • Gyalogló viselkedés (lábbal rendelkező robotoknál; testtartás kontrol)

  • Eszköz-specifikus viselkedés (kéz vezérlése; elérés, mozgatás)

  • Markoló viselkedés (tárgy megszerzése; megfogás).

Választás az ingerre adható viselkedések közül Floreano ás Mattiussi szerint:

  • Versengő módszerek: prioritás, aktiválási szint, megítélés-alapú

  • Kooperatív módszer: fuzionálás.

Az adott ingerre szóba jövő viselkedésválaszok közül a legmagasabb alárendeltségi szinthez tartozó kiválasztása. Pl. válasz egy köszönésre nem a reflexszerű Szia, hanem a magasabb alrendszer által kezelt: Szia, most jut eszembe, hogy köszöntselek névnapod alkalmából!

A legmagasabb aktivációs szintű viselkedés alkalmazása, pl. boltban fizetni kell, nem a készpénzes fizetést választja, hanem a kártyával történő fizetést, mert akkor nem merül fel a készpénzfelvétel pluszköltsége.

Választás: az adott ingerre alkalmazható viselkedések közül a legtöbb jó megítélést kapottat választja. Azt a dalt énekli el a táborban az éneklésre való felkéréskor, amire korábban több tapsot kapott.

Az adott ingerre a szóbajövő viselkedések súlyozott kombinációjával reagál. Pl. születésnapi ajándékként nem rózsát, nem is csokit vesz, hanem mindkettőt, de egyenként kisebb értékben.

A viselkedés-alapú robotika viselkedés-alapú mesterséges intelligenciát használ, intelligens robotokat feltételez. Mi az intelligens robot ismérve? Az intelligens robot egy olyan gép, amely környezetéből képes információt felvenni és használni a tudását arra, hogy értelmes és célorientált módon mozogjon, tevékenykedjen a környezetében.

A viselkedés alapú robotika a robot öntanuló fejlődését hangsúlyozza a világban végzett tevékenységei során nyert tapasztalatok alapján – emberhez hasonló módon – mintsem kívülről beprogramozott kész működésekkel rendelkezne. Benne van ebben az is, hogy az ilyen robot gyakran nem a legjobb megoldással próbálkozik és hibázik, de hibáiból tanul és ily módon fejlődik.

A viselkedés-alapú robotika szószólója professzor Rodney Brooks, MIT, aki meggyőződését az 1980-as évektől több cikkben hirdette.

Kapcsolódó fogalmak:

  • Egyéni viselkedés: egy, az adott környezeti szituációra adott inger/válasz páros, melyet a figyelem alakít és a szándék határoz meg.

  • Figyelem: rangsorolja a feladatokat és az érzékszerveket irányítja, az aktuális környezet által meghatározott.

  • Szándék: meghatározza, mely viselkedéskészletnek kellene aktívnak lennie a robot ágens belső céljai és célpontjai függvényében.

  • Nyílt, vagy felszínre kerülő viselkedés: a robot globális viselkedése, az aktív egyéni viselkedések egymásrahatásának a következménye.

  • Reflex-szerű, tisztán reaktív viselkedés: rövid érzékelő-beavatkozó láncon, behuzalozott reaktív viselkedésekként generált viselkedés, melynél az érzékelt információ nem tartós és a belső világmodell használatára nincs szükség.

Brooks (1991b) szerint a viselkedés-alapú metodológia néhány kulcs aspektusa a következő:

  • Tájékozottság: A robot egy entitás, mely a valós világba van helyezve, azáltal körülvéve. Nem a valóság absztrakt reprezentációja alapján működik, hanem inkább a valóság talaján.

  • Megtestesülés: A robot fizikai jelenléttel bír (egy test). Ez a térbeli valóság következményekkel bír a világgal való dinamikus interakciójában, melyet nem lehet pontosan szimulálni.

  • Intelligencia: Egyszerűbb állatokat kell alapul venni az intelligencia kifejlesztésénél. A környezettel való interakcióban nyilvánul meg az ágens intelligenciája. Az intelligencia a környezettel való kölcsönhatás terméke, nem az előre megtervezett belső komplexitásé.

  • Előbukkanás: Az intelligencia – Brooks szerint – nem rendelhető egyik részéhez sem a rendszernek. A komponensek együttműködése az, amin keresztül az intelligencia előbukkanhat.

  • Alárendelt architektúra

Az alárendelt architektúra jellemzői:

  • A szerkezet inkrementálisan épül

  • A legalacsonyabb szinttel indul az építés

  • Megfelelőség vizsgálat magán a roboton: hibakeresés, módosítás, ellenőrzés, hibakeresés, …

  • A robot azonnal működéskész (alacsony induló szinten)

  • Az újabb fejlődési réteg kiaknázza a korábbi kompetenciát

  • Korábbi viselkedések nem módosulnak

  • Tervezés, tesztelés, hibakeresés, módosítás, tesztelés, módosítás, …

Brooks gondolatai összecsengnek a szerző véleményével, miszerint nem biztos, hogy mindent modelleznünk és a robotnak beprogramoznunk kell. Lehet, hogy jobban járnánk, ha tanuló rendszert tennénk bele, és a járást sok elesés révén tanulná meg. (Lásd virtuális kreatúrák evolúcióját!) Ily módon nem a járni tudó robotnál kellene aggódni, hogy mi történik, ha elzuhan. Az evolúciós, öntanulásos folyamat már korábban kikényszerítette volna ennek a problémának a megoldását, az esésálló robottest kifejlődését.

A viselkedés-alapú megközelítés paradigmaváltozást jelent a mesterséges intelligenciában, a robotikában, a humanoid robotok fejlesztésében. A viselkedés-alapú megközelítés D. Floreano és C. Mattiussi szerint mind a hardver, mind a szoftver tervezésére kihat. Az új megközelítés által elvárt öntanuló, önszervező, önfejlesztő működést leginkább mesterséges neurális hálókkal lehet megvalósítani.

A hagyományos és a viselkedés-alapú megközelítés eltérése

Az ismert LEGO robotépítő kit, a LEGO MindStorms NXT programozható egységei számára elérhető a Java programozási környezetet és a viselkedés-alapú robotok programozását támogató Java osztályokat nyújtó leJOS szoftvercsomag (http://sourceforge.net/projects/lejos/).

LEGO-National Instruments NXT kitből épített robot