Braitenberg транспортное средство является концепция задумана в мысленном эксперименте по итальянски - австрийский кибернетик Валентино Брейтенберг . Книга моделирует животный мир в минималистичном и конструктивном стиле, от простого реактивного поведения (например, фототаксиса ) до простейших средств передвижения, до формирования концепций, пространственного поведения и генерации идей.
Для простейших транспортных средств движение транспортного средства напрямую контролируется некоторыми датчиками (например, фотоэлементами). Однако результирующее поведение может показаться сложным или даже разумным.
Механизм
Транспортное средство Брайтенберга - это агент, который может автономно перемещаться в зависимости от входных сигналов своих датчиков. У него есть примитивные датчики, которые измеряют некоторый стимул в точке, и колеса (каждое приводится в движение собственным двигателем), которые функционируют как исполнительные механизмы или исполнительные механизмы . В простейшей конфигурации датчик напрямую подключен к исполнительному элементу, так что полученный сигнал немедленно вызывает движение колеса.
В зависимости от того, как подключены датчики и колеса, автомобиль демонстрирует разное поведение (которое может быть целенаправленным). Это означает, что, в зависимости от схемы подключения датчика к двигателю, он, по-видимому, стремится достичь определенных ситуаций и избежать других, меняя курс при изменении ситуации. [1]
Связи между датчиками и исполнительными механизмами для простейших транспортных средств (2 и 3) могут быть ипсилатеральными или контралатеральными , а также возбуждающими или тормозящими, создавая четыре комбинации с различным поведением, называемым страхом, агрессией, симпатией и любовью. Они соответствуют биологическим положительным и отрицательным налогам [2], присутствующим у многих видов животных.
Примеры
Следующие примеры представляют собой некоторые из простейших автомобилей Брайтенберга.
Транспортное средство 1 - Передвижение
Первое транспортное средство оснащено одним датчиком (например, датчиком температуры), который прямо пропорционально воздействует на одно колесо. Автомобиль идеально движется только в одном измерении и может стоять на месте или двигаться вперед с разной скоростью в зависимости от измеряемой температуры. Когда в игру вступают такие силы, как асимметричное трение, транспортное средство может непредсказуемым образом отклоняться от своего движения по прямой, наподобие броуновского движения.
Это поведение может быть понято человеком-наблюдателем как существо, которое «живое», как насекомое, и «беспокойное», никогда не останавливающееся в своем движении. Низкую скорость в областях с низкой температурой можно интерпретировать как предпочтение холодных областей. [1]
Автомобиль 2a
Немного более сложный агент имеет два (левый и правый) симметричных датчика (например, детекторы света), каждый из которых стимулирует колесо на одной стороне тела. Этот носитель представляет собой модель отрицательного тропотаксиса животных . Он подчиняется следующему правилу:
- Больше света справа → правое колесо поворачивается быстрее → поворачивает налево, в сторону от света.
Это более эффективно для побега от источника света, поскольку существо может двигаться в разных направлениях и стремится ориентироваться в том направлении, откуда исходит меньше всего света.
В другом варианте связи отрицательные или тормозящие: больше света → более медленное движение. В этом случае агенты уходят от тьмы к свету.
Автомобиль 2b
Агент имеет те же два (левый и правый) симметричных датчика (например, детекторы света), но каждый из них стимулирует колесо на другой стороне тела. Он подчиняется следующему правилу:
- Больше света слева → правое колесо поворачивается быстрее → поворачивает налево, ближе к свету.
В результате робот следует за светом; он приближается к свету.
Поведение
В сложной среде с несколькими источниками стимулов автомобили Брайтенберга будут демонстрировать сложное и динамичное поведение.
В зависимости от соединений между датчиками и исполнительными механизмами, автомобиль Брайтенберга может приближаться к источнику, но не касаться его, очень быстро убегать или описывать круги или восьмерки вокруг точки.
Это поведение, несомненно, целенаправленно, гибко и адаптивно и может даже показаться разумным, как таракану приписывают некоторый минимальный интеллект. Тем не менее, агент функционирует чисто механически, без обработки информации или других явных когнитивных процессов. [ требуется разъяснение ]
Часто робототехника BEAM реализует такое поведение.
Смотрите также
Рекомендации
- Заметки
- ^ a b Брайтенберг В. (1984). Транспортные средства: эксперименты по синтетической психологии. Кембридж, Массачусетс: MIT Press. «Архивная копия» . Архивировано из оригинала на 2010-01-29 . Проверено 18 июня 2012 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
- Перейти ↑ Fraenkel, GS, and Gunn, DL (1961). «Ориентация животных. Кинезы, налоги и компасные реакции». Dover Publications
- Ламбринос, Д., Шайер, гл. (1995). Расширенная архитектура Брайтенберга [ постоянная мертвая ссылка ] . Технический отчет AI Lab No. 95.10, факультет компьютерных наук, Цюрихский университет.
- Хедлинд, Крис, Ллир Ап Синедд и Уильям Дж. Чайхан. «Едоки ягод: изучение цветовых концепций с помощью оценки эволюции на основе шаблонов». ALIFE 14: Четырнадцатая конференция по синтезу и моделированию живых систем. Vol. 14.
Внешние ссылки
- Домашняя страница Валентино Брайтенберга
- Программный симулятор автомобиля Braitenberg
- Еще один симулятор транспортных средств Braitenberg , позволяющий экспериментировать с различными настройками, транспортными средствами и источниками.
- Игровая площадка Apple на автомобилях Braitenberg , игровая площадка APPLE на языке SWIFT, на которой реализованы некоторые автомобили Braitenberg, позволяет экспериментировать в очень интерактивной форме.
