Автомобиль Брайтенберга

4-минутное видео автомобиля Брайтенберга

Транспортное средство Брайтенберга — это концепция, придуманная в ходе эксперимента итальянским мысленного кибернетиком Валентино Брайтенбергом в его книге «Транспортные средства: эксперименты в синтетической психологии» . Книга моделирует животный мир в минималистичном и конструктивном ключе: от простого реактивного поведения (например, фототаксиса ) через простейшие транспортные средства до формирования концепций, пространственного поведения и генерации идей.

В простейших транспортных средствах движение автомобиля напрямую контролируется некоторыми датчиками (например, фотоэлементами). Однако результирующее поведение может показаться сложным и даже разумным.

Механизм

Транспортное средство Брайтенберга — это агент, который может автономно передвигаться на основе входных сигналов своих датчиков. У него есть примитивные датчики , которые измеряют определенный стимул в определенной точке, и колеса (каждое из которых приводится в движение собственным двигателем), которые действуют как приводы или эффекторы. В простейшей конфигурации датчик напрямую подключен к исполнительному устройству, так что воспринимаемый сигнал немедленно вызывает движение колеса.

В зависимости от того, как подключены датчики и колеса, автомобиль демонстрирует различное поведение (которое может быть целенаправленным). Это значит, что в зависимости от схемы подключения датчик-двигатель он как бы стремится достичь одних 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 , возбуждающими или тормозящими, создавая четыре комбинации с различным поведением, называемые страхом, агрессией, симпатией и любовью. Они соответствуют биологическим положительным и отрицательным налогам. ^[2] присутствует у многих видов животных.

Примеры

Следующие примеры представляют собой одни из самых простых автомобилей Брайтенберга.

Транспортное средство 1 – передвижение

Первое транспортное средство имеет один датчик (например, датчик температуры), который непосредственно стимулирует его единственное колесо прямо пропорциональным образом. Транспортное средство идеально движется только в одном направлении и может стоять на месте или двигаться вперед с различной скоростью в зависимости от измеренной температуры. Когда в игру вступают такие силы, как асимметричное трение, транспортное средство может отклоняться от своего прямолинейного движения непредсказуемым образом, сродни броуновскому движению.

Человек-наблюдатель может понять это поведение как существо, «живое», как насекомое, и «беспокойное», никогда не останавливающееся в своем движении. Низкую скорость в регионах с низкой температурой можно интерпретировать как предпочтение холодных областей. ^[1]

Транспортное средство 2а

Немного более сложный агент имеет два (левый и правый) симметричных датчика (например, детекторы света), каждый из которых стимулирует колесо на одной и той же стороне тела. Этот автомобиль представляет собой модель отрицательного тропотаксиса животных . Он подчиняется следующему правилу:

Больше света справа → правое колесо вращается быстрее → поворачивает влево, в сторону от света.

Это более эффективно для побега от источника света, поскольку существо может двигаться в разных направлениях и имеет тенденцию ориентироваться в направлении, откуда поступает меньше всего света.

В другом варианте связи негативные или тормозящие: больше света → медленнее движение. В этом случае агенты уходят от тьмы к свету.

Транспортное средство 2б

Агент имеет те же два (левый и правый) симметричных сенсора (например, детекторы света), но каждый из них стимулирует колесо на другой стороне тела. Он подчиняется следующему правилу:

Больше света слева → правое колесо вращается быстрее → поворачивает влево, ближе к свету.

В результате робот следует за светом; он движется, чтобы быть ближе к свету.

Поведение

В сложной среде с несколькими источниками стимулов автомобили Брайтенберга будут демонстрировать сложное и динамичное поведение.

В зависимости от связей между датчиками и исполнительными механизмами транспортное средство Брайтенберга может двигаться близко к источнику, но не касаться его, очень быстро убегать или описывать круги или восьмерки вокруг точки.

Такое поведение, несомненно, целенаправленно, гибко и адаптивно и может даже показаться разумным, подобно тому, как таракану приписывают некоторый минимальный интеллект. Однако функционирование агента является чисто механическим, без какой-либо обработки информации или других явно когнитивных процессов. ^{[ нужны разъяснения ]}

Аналоговые роботы , например те, которые используются в робототехнике BEAM , часто используют такого рода поведение.

См. также

Ссылки

Примечания

^ Перейти обратно: ^а ^б Брайтенберг, В. (1984). Транспортные средства: Эксперименты по синтетической психологии. Кембридж, Массачусетс: MIT Press. «Транспортные средства — MIT Press» . Архивировано из оригинала 29 января 2010 г. Проверено 18 июня 2012 г.
^ Френкель, Г.С. и Ганн, Д.Л. (1961). «Ориентация животных. Кинезы, налоги и реакции компаса». Дуврские публикации

Ламбринос Д., Шайер Ч. (1995). Расширенная архитектура Брайтенберга ^{[ постоянная мертвая ссылка ]}. Технический отчет AI Lab №. 95.10, Факультет компьютерных наук, Цюрихский университет.
Хедлэнд, Крис, Ллир Ап Синедд и Уильям Дж. Тихан. «Едоки ягод: изучение концепций цвета с помощью оценки эволюции на основе шаблонов». ЖИВАЯ 14: Четырнадцатая конференция по синтезу и моделированию живых систем. Том. 14.

Внешние ссылки

Домашняя страница Валентино Брайтенберга
Программный симулятор автомобиля Braitenberg
Еще один симулятор транспортных средств Брайтенберга , позволяющий экспериментировать с различными настройками, транспортными средствами и источниками.
Игровая площадка Apple на транспортных средствах Брайтенберга , игровая площадка APPLE на языке SWIFT, которая реализует некоторые транспортные средства Брайтенберга, позволяет экспериментировать в очень интерактивной форме.

[braitenberg84vehicles-1] Перейти обратно: ^а ^б Брайтенберг, В. (1984). Транспортные средства: Эксперименты по синтетической психологии. Кембридж, Массачусетс: MIT Press. «Транспортные средства — MIT Press» . Архивировано из оригинала 29 января 2010 г. Проверено 18 июня 2012 г.

[2] Френкель, Г.С. и Ганн, Д.Л. (1961). «Ориентация животных. Кинезы, налоги и реакции компаса». Дуврские публикации

[1]

[2]