subsumption inteligencia artificial

7/23/2019 Subsumption Inteligencia Artificial

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Arquitectura Subsuncin

Introduccin a la Robtica Inteligente

2 Abril 2014

(IRIN) Arquitectura Subsuncin 02/04/2014 1 / 44
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ndice

1 Introduccin

2 Arquitectura Subsuncin

3 Ejemplos

4 Conclusiones

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1 Introduccin


3 Ejemplos

4 Conclusiones

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Un poco de historia

40s: Turing y von Newman50s: Walter y Minsky

Walter -> Tortugas, ReactivosMinsky -> Cognitivista, los programas

60s: Problemas del CognitivismoAnclaje del smbolo

70s: Conexionistas80s: Basados en el comportamiento

Brooks

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IA Clsica: Arquitectura

P

E

R

C

EP

C

O

N

I

M

O

D

EL

A

D

O

P

L

A

N

F

C

A

C

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I

I

I

E

E

C

U

C

O

N

J

IM

O

O

T

R

C

O

N

T

R

OL

SENSORES ACTUADORES

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IA Clsica: Arquitectura

Dibujo de Fitz Patrick (1996)

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IA Clsica: Problemas Clsicos

Modelos = mundo real

Elmodelodebe existir/ocurrirantesde que el robotreaccioneacambios en el entorno

Existe unmundo completo dentrodel robotEs como descargarse internet !!!

Lento

Resuelve tareas complejas alejndose de la percepcin

Hace que tareas simples sean complicadas de resolver

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IA Clsica: Ms Problemas

Anclaje del Smbolo

Problema delMarco

Homnculo

El problema de lapercepcin noestresuelto, y probablementenolo est en unfuturo prximo

El modelado asume que existenmodelos completosyperfectosdel mundo

El sistemanopuede responder entiempo real

Lamayorade estos robots han fracasado

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AI Moderna

Cambio en los 70s y 80s

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Sistemas Reactivos

Sistemas de conexiones simples

No cambian con el tiempo

Procesos dbilmente acopladosEj: Braitenberg

Tipo 1, 2, 3, ...

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Conexionismo

Redes de conexin de unidades simples

Redes neuronales

Reactivas

Recurrentes

Eq. Diferenciales

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Arquitecturas Basadas en el Comportamiento

Descomposicn modular encomportamientos

Inspiracinde animales e insectos

Sistemasdistribuidosde mdulosautnomos osemi-autnomos

Tradicionalmente asociado asistemas reactivos(Subsuncin)

Tambin se disean sistemas no puramente reactivos

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1 Introduccin


3 Ejemplos

4 Conclusiones

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Rodney. A. Brooks

Profesor e investigador en Standford y en el MITDirector del laboratorio de IA del MITEn los 80s Brooks se hizo preguntas con respecto a la IA clsicay la inteligencia en general.

Como tantos otros ingenieros y filsofos anteriormente.Su paternidad:Arquitectura Subsuncin

Su meta: Desarrollar criaturas artificiales capaces de habitar en elmundo realy no en un mundo simplificado/simulado

Actualmente es empresario (IRobot ) y actor (Fast, Cheap andOut of Control)


Al P
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Algunas Preguntas

Qu es la inteligencia?


Al P t
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Algunas Preguntas


Es una mosca inteligente?


Al P t
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Algunas Preguntas



Es esta mosca ms inteligente que algunas de nuestras

mquinas inteligentes?


Al P t
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Algunas Preguntas



Es esta mosca ms inteligente que algunas de nuestras

mquinas inteligentes?

Por ejemplo ...


Ms preguntas
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Ms preguntas

Noes muyprobableque esta mosca:

Creedescripciones3D de los objetos que sobrevuela

Razonecon respecto a los humanos que la rodean intentando

matarla. Sobre todo sobre sus deseos, objetivos,...

Realice unestudiosobre cual es el mejor sitio para depositar los

huevos

Construya unateora fsicasobrecomo aterrizaren una mesa


Algunas Respuestas


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Algunas Respuestas

Esms probableque esta mosca:

Tengaconexiones directasentre sensores y actuadores

Tengacomportamientospre-establecidos/ aprendidos

Tenga herramientassimples de navegacin

Funcione prcticamente como unamquina determinista

An as, esta mosca esms eficiente en su movimiento en el

mundo realque cualquiera de los intentos en Inteligencia Artificial


Visn de Brooks sobre la Inteligencia
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Visn de Brooks sobre la Inteligencia

LaInteligencia Humanaes muydifcilde implementaractualmente

No es el nico tipo de inteligencia

El divide y conquistars ha hecho que la IA se dedique aproblemas irrelevantes

Hay que seguir el camino lgico, de la evolucin

Empezarcon inteligencias(comportamientos) mssencillasDespus de un xito, ir haciainteligencias(comportamientos)

mscomplejas


Requisitos para un robot autnomo e inteligente
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Requisitos para un robot autnomo e inteligente

Varios objetivos:

Normalmente compitiendo entre ellos.Ej. Evitar obstculos vs. ir hacia la luz

Varios sensores:

Solapados

Ruidosos

Robustez:

Si algn sensor falla, el robot debe seguir realizando su tareaSi el mundo cambia, el robot debe seguir realizando su tarea

Escalabilidad:Cuanto ms sensores y capacidades, comportamientos mscomplejos.


Arquitectura Basada en Comportamientos
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SENSORES ACTUADORES

IDENTIFICAR OBJETOS

NAVEGAR

EXPLORAR

EVITA OBSTACULOS


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Dibujo de Fitz Patrick (1996)


Arquitectura Subsuncin - Niveles de competencia
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Arquitectura Subsuncin Niveles de competencia

Niveles de competencia:Define los comportamientos deseados: Evitar Obstculos,Explorar, traer comida,...Cada nivel se puede implementar independientementePermite una gran escalabilidadCompuestos de varios mdulos

NIVEL 0

NIVEL 1

NIVEL 2

NIVEL 3

SENSORES ACTUADORES


Arquitectura Subsuncin - Mdulos
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Arquitectura Subsuncin Mdulos

Mdulos: Son Mquinas de Estados Finitos Aumentadas

COMPORTAMIENTO

DEMODULO

R

ENTRADAS SALIDAS

RESET

S

I

INHIBIDOR

SUPRESOR


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DE ESTADOSMAQUINA

FINITOSR

R

R

MODULO MEF AUMENTADA


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Los aspectos ms importantes son:

Lassalidasson funcionessencillas de lasentradasy variables

locales

Las entradas/salidas se pueden inhibir/suprimir

Los mdulos de los niveles de competencia superiores pueden

inhibir a los inferiores

Los niveles de competencia inferiores siguen funcionando como si noexistieran los niveles superiores


Arquitectura Subsuncin - Inhibicin
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Arquitectura Subsuncin Inhibicin

ENTRADA INHIBIDOR

(tiempo)

BUSCAR

COMIDAENTRADA

MOTORES

OBSTACULOS

EVITAR

ENTRADA INHIBIDOR(tiempo)

BUSCAR

COMIDAENTRADA

ir hacia

adelante

ir hacia

adelante

ir haciaadelante

SIN INHIBICION

CON INHIBICION

MOTORESOBSTACULOS

EVITAR

VERDADERO


Arquitectura Subsuncin - Supresin
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qu tectu a Subsu c Sup es

ENTRADA

BUSCAR

COMIDAENTRADA

ir hacia

adelante

ir hacia

adelante

ir haciaadelante

ENTRADA

BUSCAR

COMIDAENTRADA

motores

parar

motores

parar

MOTORESOBSTACULOS

EVITAR

(tiempo)

MOTORESOBSTACULOS

EVITAR

(tiempo)

SUPRESOR

SUPRESOR

SIN SUPRESION

CON SUPRESION

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1 Introduccin


3 Ejemplos

4 Conclusiones


Ejemplo 1 - Nivel 0
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j p


Ejemplo 1 - Nivel 0 y 1
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j p y


Ejemplo 1 - Nivel 0, 1 y 2


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j p y


Ejemplo 2 - Genghis
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Robot de 6

patasCaminar

57 AFSMs


Ejemplo 2 - Genghis
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Mantenerse de pie


Ejemplo 2 - Genghis
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Caminar en terreno plano


Ejemplo 2 - Genghis
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Caminar en terreno accidentado (Deteccin de choque)


Ejemplo 2 - Genghis
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Caminar en terreno accidentado (Deteccin de obstculos)


Ejemplo 2 - Genghis
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Bsqueda de objetivos

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1 Introduccin


3 Ejemplos

4 Conclusiones


Conclusiones
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Tcnicasde diseoingenierilessobre principios cognitivos

Divisinen niveles de competenciasCada nivel recibeinformacin sensorialdel mundo y actasobre el mismo

Cada capa es completamenteautnoma

Criticada por su poca relacin con el diseo de sistemasinteligentesSin embargo:

Realiza unadescomposicin funcional: No pregunta comoprocesar informacin sensorial sino como acoplarla a los

actuadoresEst ligada al concepto decorporeizadoEsdistribuidaCombina el diseo de robots con principios evolutivos


Problemas de Subsuncin
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Lasprioridadesdeben ser evaluadas en el momento de diseo

Necesita que loscomportamientosestnbien definidos

Loscomportamientos nose puedencombinar, sloinhibir/suprimirSe maximiza el nmero de niveles de competencia

Rgidaen tiempo de ejecucin


Crticas a Subsuncin
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Es posible implementarcomportamientos complejos?

Es unaevolucin?

Capacidad deaprendizaje?

Sern necesariasrepresentaciones?


Referencias
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R. Pfeifer and C. Scheier. Understanding Intelligence. The MITPress, Cambridge, MA. (2001)

R. A. Brooks.A Robust Layer Control System For A MobileRobot. IEEE Journal of Robotics and Automation, RA-2(1), pp.

14-13. (1986)R. A. Brooks.A Robot that Walks; Emergent Behaviors from aCarefully Evolved Network. Neural Computation, 1(2), pp.253-262, (1989)

R. C. Arkin.Behavior-Based Robotics. The MIT Press,Cambridge, MA (1998)


Gracias
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GRACIAS!!


Gracias
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GRACIAS!!

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