Введение
Поведенческая робототехника (BBR) — это подход в робототехнике, который фокусируется на роботах, способных демонстрировать сложное поведение, несмотря на минимальное внутреннее состояние для моделирования окружающей среды, в основном постепенно корректируя свои действия посредством сенсомоторных связей.
Принципы
Поведенческая робототехника отличается от традиционного искусственного интеллекта тем, что использует биологические системы в качестве образца. В отличие от поведенческого подхода, классический искусственный интеллект обычно применяет последовательность шагов для решения задач, следуя пути, основанному на внутренних представлениях о происходящем. Вместо использования заданных расчетов для решения ситуации, поведенческая робототехника полагается на адаптивность. Этот прогресс сделал поведенческую робототехнику распространенным инструментом в исследованиях и сборе данных. Большинство систем, основанных на поведении, также являются реактивными, то есть им не требуется программирование представления о том, как выглядит стул или на какой поверхности движется робот. Вместо этого вся информация извлекается из показаний датчиков робота. Робот использует эту информацию для постепенной корректировки своих действий в соответствии с изменениями в окружающей среде. Поведенческие роботы (BBR) обычно демонстрируют действия, более напоминающие биологические, чем их вычислительно сложные аналоги, которые действуют очень обдуманно. BBR часто совершают ошибки, повторяют действия и могут казаться растерянными, но при этом способны проявлять антропоморфное качество – настойчивость. Из-за этих особенностей BBR часто сравнивают с насекомыми. BBR иногда рассматриваются как примеры слабого искусственного интеллекта, хотя некоторые утверждают, что они представляют собой модели любого интеллекта.
Особенности
Большинство роботов, работающих на основе поведения, изначально программируются с базовым набором возможностей. Им предоставляется набор поведенческих реакций, определяющий, какое поведение использовать и когда, а такие функции, как обход препятствий и подзарядка аккумулятора, могут служить основой для обучения и достижения успеха. Вместо построения моделей мира, роботы, основанные на поведении, просто реагируют на окружающую среду и возникающие в ней проблемы. Они используют внутренние знания, полученные из предыдущего опыта, в сочетании со своими базовыми поведенческими реакциями для решения этих проблем.
История
Школа роботов, основанных на поведении, во многом обязана работе, проделанной в 1980-х годах в Массачусетском технологическом институте Родни Бруксом, который вместе со студентами и коллегами построил серию колёсных и шагающих роботов, использующих архитектуру подчинения. Работы Брукса, часто написанные с лёгкими названиями, такими как «Планирование – это просто способ избежать выяснения, что делать дальше», антропоморфные качества его роботов и относительно низкая стоимость разработки таких роботов, популяризировали подход, основанный на поведении. Работа Брукса опирается – случайно или нет – на две предыдущие вехи в подходе, основанном на поведении. В 1950-х годах У. Грей Уолтер, английский учёный с опытом в области неврологических исследований, построил пару роботов на основе вакуумных ламп, которые были представлены на Фестивале Великобритании 1951 года и имели простые, но эффективные системы управления, основанные на поведении. Второй вехой является книга Валентино Брайтенберга 1984 года «Транспортные средства – эксперименты в синтетической психологии» (MIT Press). Он описывает серию мысленных экспериментов, демонстрирующих, как просто соединённые сенсорные и моторные связи могут приводить к сложным, кажущимся проявлениям поведения, таким как страх и любовь. Последующие работы в области BBR были выполнены сообществом робототехники BEAM, которое развивало работы Марка Тильдена. Тильден был вдохновлён снижением вычислительной мощности, необходимой для шагающих механизмов в экспериментах Брукса (который использовал один микроконтроллер для каждой ноги), и ещё больше снизил вычислительные требования до уровня логических микросхем, транзисторной электроники и аналогового схемотехнического проектирования. Другое направление развития включает расширение поведенческой робототехники на группы из нескольких роботов. В этой работе основное внимание уделяется разработке простых универсальных механизмов, приводящих к скоординированному групповому поведению, как неявно, так и явно.