РОБОТЫ ВЧЕРА, СЕГОДНЯ, ЗАВТРА (Эволюция представлений о путях развития робототехники)

Введение:

Эволюция представлений о путях развития робототехники, ее целях и задачах весьма схожа с тем, что наблюдается с такой областью, как искусственный интеллект. Декларируемые общие принципы и, как казалось, понимание путей достижения некой глобальной цели исследования сменилось узкой специализацией, множеством частных, зачастую не связанных между собою подцелей и направлений.

Объясняется это тем, что поставленные изначально задачи оказались значительно более сложными, требующими создания совершенно иных моделей, методов и технологий, и прежде всего - технологий искусственного интеллекта.

глава 1. Технологии искусственного интеллекта.

§1. Понятие технологий искусственного интеллекта.

Технологии искусственного интеллекта (ИИ) всегда были тесно связаны с робототехникой. Не случайно одним из направлений ИИ до сих пор считается целенаправленное поведение роботов (создание интеллектуальных роботов, способных автономно совершать операции по достижению целей, поставленных человеком). Робот - это технический комплекс, предназначенный для выполнения различных движений и некоторых интеллектуальных функций человека и обладающий необходимыми для этого исполнительными устройствами, управляющими и информационными системами, а также средствами решения вычислительно-логических задач.

§2. Поколение роботов.

В настоящее время различают 3 поколения роботов:

1. Программные.

Жестко заданная программа (циклограмма).

1. Адаптивные.

Возможность автоматически перепрограммироваться (адаптироваться) в зависимости от обстановки. Изначально задаются лишь основы программы действий.

1. Интеллектуальные.

Задание вводится в общей форме, а сам робот обладает возможностью принимать решения или планировать свои действия в распознаваемой им неопределенной или сложной обстановке.

Кроме того, среди прочего подразумевается, что задачи, решаемые ИС не предполагают полноты знаний, а сама ИС должна обладать способностями: к упорядочению данных и знаний с выделением существенных параметров; к обучению на основе позитивных и негативных примеров, к адаптации в соответствии с изменением множества фактов и знаний и т.д. ([Финн, 2004b])

Другим, менее формальным, определением интеллектуальности робота может быть способность системы решать задачи, сформулированные в общем виде. Это определение является, не смотря на свою «слабость», достаточно конструктивным по крайней мере для того, чтобы определить «степень интеллектуальности» робота.

Итак, несмотря на множество предлагаемых критериев интеллектуальности, самым сильным остается по-прежнему требование, согласно которому роль человека при взаимодействии с ИР должна свестись лишь к постановке задачи.

глава 2. Архитектура интеллектуальных роботов.

§1. Состав интеллектуальных роботов.

На сегодняшний день считается, что в состав интеллектуального робота должны входить:

1. Исполнительные органы - это манипуляторы, ходовая часть и др. устройства, с помощью которых робот может воздействовать на окружающие его предметы. Причем по своей структуре это сложные технические устройства, имеющие в своем составе сервоприводы, мехатронные части, датчики, системы управления. По аналогии с живыми организмами это руки и ноги робота.
2. Датчики - это системы технического зрения, слуха, осязания, датчики расстояний, локаторы и др. устройства, которые позволяют получить информацию из окружающего мира.
3. Система управления - это мозг робота, который должен принимать информацию от датчиков и управлять исполнительными органами. Эта часть робота обычно реализуется программными средствами. В состав системы управления интеллектуального робота должны входить следующие компоненты:
4. Модель мира - отражает состояние окружающего робот мира в терминах, удобных для хранения и обработки. Модель мира выполняет функцию запоминания состояния объектов в мире и их свойств.
5. Система распознавания - сюда входят системы распознавания изображений, распознавания речи и т.п. Задачей системы распознавания является идентификация, т.е. «узнавание» окружающих робот предметов, их положения в пространстве. В результате работы компонентов системы распознавания строится модель мира.
6. Система планирования действий - осуществляет «виртуальное» преобразование модели мира с целью получения какого-нибудь действия. При этом обычно проверяется достижимость поставленной цели. Результатом работы планирования действий является построение планов, т.е. последовательностей элементарных действий.
7. Система выполнения действий - пытается выполнить запланированные действия, подавая команды на исполнительные устройства и контролируя при этом процесс выполнения. Если выполнение элементарного действия оказывается невозможным, то весь процесс прерывается и должно быть выполнено новое (или частично новое) планирование.
8. Система управления целями - определяет иерархию, т.е. значимость и порядок достижения поставленных целей.

§2. Важный состав управления.

Важными свойствами системы управления является способность к обучению и адаптации, т.е. способность генерировать последовательности действий для поставленной цели, а также подстраивать свое поведение под изменяющиеся условия окружающей среды для достижения поставленных целей.

глава 3. История создания интеллектуальных роботов.

§1. Cоздатель интеллектуальных роботов.

В 1948 году английский нейрофизиолог У. Росс Эшби разработал электромагнитное устройство, моделирующее свойство гомеостазиса и назвал его «гомеостатом». Это устройство, не делает ничего, кроме непрерывного движения к равновесию. Гомеостат Эшби имеет большое количество различных состояний, часть из которых статически устойчива, а часть неустойчива. Если система находится в неустойчивом состоянии, происходит переключение. Переключения происходят до тех пор, пока система не найдет одно из устойчивых состояний вблизи среднего положения. Целеустремленное поведение гомеостата, при котором он находит устойчивое состояние при самых различных возмущениях, Эшби и назвал свойством ультраустойчивости.

§2. Создатель робота “Черепашка”.

Наибольшую известность приобрели три “черепашки”, созданные английским биофизиком и нейрофизиологом Г. Уолтером в 1950 - 1951 гг. Эти устройства представляют собой самодвижущиеся электромеханические игрушки, способные ползти на свет или от него, обходить препятствия, заходить в “кормушку” для подзарядки разрядившихся аккумуляторов и тому подобное. Несмотря на очень простое устройство и аналоговую систему управления, “черепашки” демонстрируют свойства обучения.

Я считаю, что в наше время. без таких роботов жизнь в информатике невозможна, мы привыкли уже к ним, при выполнении команд мы чаще всего используем “Черепашку”. Ну лично я, да.