Robotica basata sul comportamento

La robotica basata sul comportamento (BBR) o la robotica comportamentale è un approccio in robotica che si concentra sui robot che sono in grado di mostrare comportamenti complessi nonostante il piccolo stato variabile interno per modellarne l’ambiente immediato, per lo più correggendo gradualmente le sue azioni tramite collegamenti sensoriali-motori.

I robot basati sul comportamento (RBC) spesso mostrano più funzioni biologiche rispetto alle loro controparti computerizzate, che sono molto deliberate nelle loro funzioni. Spesso un RBC commette errori, ripete azioni e si confonde, ma ha anche il carattere antropomorfico della tenacia. I confronti tra globuli rossi e insetti sono frequenti a causa delle loro azioni. I globuli rossi sono esempi di debole intelligenza artificiale.

Il posto che i RBC più studiati negli anni ’80 era il Massachusetts Institute of Technology con la professoressa Rodney Brooks, che con l’aiuto dei suoi studenti e colleghi costruì una serie di robot con ruote o gambe usando l’architettura della sussunzione. Le pubblicazioni di Brooks, solitamente scritte con titoli come “Il piano è solo un modo per evitare di dover capire cosa fare dopo”, le qualità antropomorfiche dei loro robot, e il costo relativamente basso dei loro sviluppi, hanno reso popolare l’approccio basato sul comportamento.

Il lavoro di Brooks ha contribuito – per caso o meno – ai due marchi più importanti nell’approccio comportamentale. Negli anni ’50 William Gray Walter, uno scienziato inglese con esperienza nella ricerca neurologica, nel 1950 costruì una coppia di robot termoionici controllati dalle valvole, che furono esposti al Festival della Gran Bretagna nel 1951 e avevano un semplice approccio basato sul comportamento basato sul controllo del sistema.

Il secondo grande marchio è stato il libro di Valentino Braitenberg del 1984, “Veicoli – Esperimenti in Psicologia sintetica” (MIT Press). Dove descrive una serie di esperimenti che dimostrano che semplici connessioni tra sensori / motori possono portare a comportamenti complessi come la paura e l’amore.

Alcuni degli ultimi lavori su RBC provengono dalla comunità BEAM Robotics, che è stata avviata da Mark Tilden. Tilden è stato ispirato dalla riduzione della potenza di calcolo richiesta per i meccanismi di camminata degli esperimenti Brooks (che utilizzava un microcontrollore per ogni gamba), e ha ridotto ulteriormente i requisiti computazionali necessari per circuiti logici semplici, un’elettronica basata su transistor e la progettazione di circuiti analogici.

I principi
La robotica basata sul comportamento si distingue dall’intelligenza artificiale tradizionale utilizzando i sistemi biologici come modello. L’intelligenza artificiale classica solitamente utilizza una serie di passaggi per risolvere i problemi, segue un percorso basato su rappresentazioni interne degli eventi rispetto all’approccio basato sul comportamento. Anziché utilizzare calcoli preimpostati per affrontare una situazione, la robotica basata sul comportamento si basa sull’adattabilità. Questo avanzamento ha permesso alla robotica basata sul comportamento di diventare un luogo comune nella ricerca e nella raccolta di dati.

La maggior parte dei sistemi basati sul comportamento sono anche reattivi, il che significa che non hanno bisogno di programmazione delle rappresentazioni interne di come appare una sedia o di quale tipo di superficie si muove il robot. Invece tutte le informazioni sono raccolte dall’input dei sensori del robot. Il robot usa quell’informazione per correggere gradualmente le sue azioni in base ai cambiamenti nell’ambiente immediato.

I robot basati sul comportamento (BBR) di solito mostrano più azioni biologiche rispetto alle loro controparti ad alta intensità di calcolo, che sono molto deliberate nelle loro azioni. Un BBR spesso commette errori, ripete azioni e appare confuso, ma può anche mostrare la qualità antropomorfica della tenacia. I confronti tra BBR e insetti sono frequenti a causa di queste azioni. I BBR sono a volte considerati esempi di intelligenza artificiale debole, sebbene alcuni abbiano affermato di essere modelli di tutta l’intelligenza.

Caratteristiche
La maggior parte dei robot basati sul comportamento sono programmati con un set di funzioni di base per avviarli. Viene fornito un repertorio comportamentale per stabilire con quali comportamenti utilizzare e quando, evitare gli ostacoli e caricare la batteria possono fornire una base per aiutare i robot a imparare e ad avere successo. Piuttosto che costruire modelli mondiali, i robot basati sul comportamento reagiscono semplicemente al loro ambiente e ai problemi all’interno di quell’ambiente. Attingono dalle conoscenze interne apprese dalle loro esperienze passate combinate con i loro comportamenti di base per risolvere i problemi.

Storia
La scuola di robot basati sul comportamento deve molto al lavoro intrapreso negli anni ’80 presso il Massachusetts Institute of Technology di Rodney Brooks, che con studenti e colleghi ha costruito una serie di robot con ruote e gambe utilizzando l’architettura della sussunzione. Le carte di Brooks, spesso scritte con titoli spensierati come “Pianificare è solo un modo per evitare di capire cosa fare dopo”, le qualità antropomorfiche dei suoi robot e il costo relativamente basso di sviluppare tali robot, hanno reso popolare l’approccio basato sul comportamento .

Il lavoro di Brooks costruisce, per caso o meno, due precedenti pietre miliari nell’approccio basato sul comportamento. Negli anni ’50, W. Gray Walter, uno scienziato inglese con esperienza nella ricerca neurologica, costruì un paio di robot basati su valvole a vuoto che furono esibiti al Festival of Britain del 1951 e che avevano sistemi di controllo semplici ma efficaci basati sul comportamento.

La seconda pietra miliare è il libro di Valentino Braitenberg del 1984, “Veicoli – Esperimenti in psicologia sintetica” (MIT Press). Descrive una serie di esperimenti mentali che dimostrano come le semplici connessioni cablate di sensori / motori possano provocare alcuni comportamenti complessi come la paura e l’amore.

I lavori successivi in ​​BBR provengono dalla comunità di robotica BEAM, che ha costruito il lavoro di Mark Tilden. Tilden è stato ispirato dalla riduzione della potenza computazionale necessaria per i meccanismi a piedi dagli esperimenti di Brooks (che utilizzava un microcontrollore per ogni gamba), e ha ulteriormente ridotto i requisiti computazionali a quelli dei chip logici, dell’elettronica basata su transistor e del circuito analogico.

Una diversa direzione di sviluppo include estensioni della robotica basata sul comportamento ai team multi-robot. L’obiettivo di questo lavoro è lo sviluppo di semplici meccanismi generici che determinano comportamenti di gruppo coordinati, sia implicitamente che esplicitamente.

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