Braitenberg fordon
Ett Braitenberg-fordon är ett koncept som skapats i ett tankeexperiment av den italiensk - österrikiske cybernetikern Valentino Braitenberg . Boken modellerar djurvärlden på ett minimalistiskt och konstruktivt sätt, från enkla reaktiva beteenden (som fototaxi ) genom de enklaste fordonen, till bildandet av begrepp, rumsligt beteende och generering av idéer.
För de enklaste fordonen styrs fordonets rörelse direkt av vissa sensorer (till exempel fotoceller). Ändå kan det resulterande beteendet verka komplext eller till och med intelligent.
Mekanism
Ett Braitenberg-fordon är en agent som autonomt kan flytta runt baserat på dess sensoringångar. Den har primitiva sensorer som mäter viss stimulans vid en punkt, och hjul (var och en drivs av sin egen motor) som fungerar som ställdon eller effektorer. I den enklaste konfigurationen är en sensor direkt ansluten till en effektor, så att en avkänd signal omedelbart producerar en rörelse av hjulet.
Beroende på hur sensorer och hjul är anslutna uppvisar fordonet olika beteenden (som kan vara målinriktade). Detta betyder att den, beroende på sensor-motorkabeln, verkar sträva efter att uppnå vissa situationer och undvika att andra ändrar kurs när situationen förändras.
Kopplingarna mellan sensorer och ställdon för de enklaste fordonen (2 och 3) kan vara ipsilaterala eller kontralaterala , och exciterande eller hämmande, vilket ger fyra kombinationer med olika beteenden som heter rädsla, aggression, tycke och kärlek. Dessa motsvarar biologiska positiva och negativa skatter som finns hos många djurarter.
Exempel
Följande exempel är några av Braitenbergs enklaste fordon.
Fordon 1 – Ta sig runt
Det första fordonet har en sensor (t.ex. en temperaturdetektor) som direkt stimulerar dess enda hjul på ett direkt proportionellt sätt. Fordonet rör sig idealiskt i endast en dimension och kan stå stilla eller röra sig framåt med varierande hastighet beroende på den avkända temperaturen. När krafter som asymmetrisk friktion kommer in i bilden kan fordonet avvika från sin rätlinjerörelse på oförutsägbara sätt som liknar Brownska rörelser.
Detta beteende kan av en mänsklig observatör förstås som en varelse som är "levande" som en insekt och "rastlös", som aldrig stannar i sin rörelse. Den låga hastigheten i områden med låg temperatur kan tolkas som en preferens för kalla områden.
Fordon 2a
Ett något mer komplext medel har två (vänster och höger) symmetriska sensorer (t.ex. ljusdetektorer) som var och en stimulerar ett hjul på samma sida av kroppen. Detta fordon representerar en modell av negativ djurtropotaxi . Den följer följande regel:
- Mer ljus höger → höger hjul svänger snabbare → svänger åt vänster, bort från ljuset.
Detta är mer effektivt som ett beteende för att fly från ljuskällan, eftersom varelsen kan röra sig i olika riktningar och tenderar att orientera sig mot den riktning från vilken minst ljus kommer.
I en annan variant är sambanden negativa eller hämmande: mer ljus → långsammare rörelse. I det här fallet rör sig medlen bort från mörkret och mot ljuset.
Fordon 2b
Agenten har samma två (vänster och höger) symmetriska sensorer (t.ex. ljusdetektorer), men var och en stimulerar ett hjul på andra sidan av kroppen. Den följer följande regel:
- Mer ljus vänster → höger hjul svänger snabbare → svänger åt vänster, närmare ljuset.
Som ett resultat följer roboten ljuset; den rör sig för att vara närmare ljuset.
Beteende
I en komplex miljö med flera källor till stimulans kommer Braitenberg-fordon att uppvisa komplext och dynamiskt beteende.
Beroende på anslutningarna mellan sensorer och ställdon kan ett Braitenberg-fordon röra sig nära en källa, men inte röra den, springa iväg mycket snabbt eller beskriva cirklar eller åttasiffror runt en punkt.
Detta beteende är utan tvekan målinriktat, flexibelt och adaptivt, och kan till och med tyckas vara intelligent, på det sätt som viss minimal intelligens tillskrivs en kackerlacka. Ändå är medlets funktion rent mekaniskt, utan någon informationsbehandling eller andra uppenbarligen kognitiva processer. [ förtydligande behövs ]
Analoga robotar , som de som används i BEAM-robottekniken , använder ofta dessa typer av beteenden.
Se även
- Anteckningar
- Lambrinos, D., Scheier, Ch. (1995). Utökade braitenberg-arkitekturer [ permanent död länk ] . Teknisk rapport AI Lab nr. 95.10, Institutionen för datavetenskap, Zürichs universitet.
- Headleand, Chris, Llyr Ap Cynedd och William J. Teahan. "Bärätare: Lär dig färgkoncept med mallbaserad evolutionsutvärdering." ALIFE 14: Den fjortonde konferensen om syntes och simulering av levande system. Vol. 14.
externa länkar
- Valentino Braitenbergs hemsida
- En programvara Braitenberg fordonssimulator
- En annan Braitenberg-fordonssimulator låter dig leka med olika inställningar, fordon och källor
- En Apple-lekplats på Braitenberg-fordon , en APPLE-lekplats på SWIFT-språk som implementerar vissa Braitenberg-fordon, den låter experimentera på ett mycket interaktivt sätt.