Belichaamde cognitie. Overzicht. Gesitueerd en belichaamd. 1. Belichaamde cognitie. Cognitie heeft een lichaam nodig. Het brein

Overzicht

Belichaamde cognitie

Gert Kootstra, Kunstmatige Intelligentie [email protected] http://www.ai.rug.nl/~gert

1. Belichaamde cognitie: Een nieuwe stroming binnen de KI 2. Het simpele brein: Braitenberg 3. Sensor-motor coördinatie 4. Het slimme lichaam 5. Toekomst van Robotica

Gert Kootstra, Seniorenacademie, maart 2008

1. Belichaamde cognitie › Van nadruk op cognitieve processen naar organisme en zijn wereld › Complete agent (volgens Pfeifer): ▪ Belichaamd ▪ Gesitueerd ▪ Autonoom (≠automatisch) ▪ Instaat om te overleven

Gesitueerd en belichaamd › Cognitie is primair… › … gesitueerd ▪ Een agent staat in de wereld en kan die waarnemen › … belichaamd ▪ Een agent staat in de wereld en kan daar acties in uitvoeren › Geen intelligentie zonder lichaam



Cognitie heeft een lichaam nodig

Het brein motor cortex

› Een groot deel van ons brein is rechtstreeks gewijd aan het lichaam ▪ Je zou kunnen beweren dat het hele brein gewijd is aan het lichaam. ▪ Enige doel van brein: lichaam laten voortplanten en overleven in wereld › Ons brein is geëvolueerd om samen met het lichaam om te gaan met de wereld Gert Kootstra, Seniorenacademie, maart 2008

planning van gedrag

somatosensorisch cortex dorsale visuele pad

visuele verwerking

cerebellum

auditieve verwerking, semantiek, geheugen

motor control


1

Verleggen van aandacht

Representatieloos

› Van denken naar handelen › Van sense-think-act naar parallelle perceptie-actie koppelingen › Van deliberatief naar reactief › Van representaties naar representatieloos

› Rodney Brooks ▪ Elephants don’t play chess (1990) ▪ Intelligence without representation (1991) ▪ “the world is its own best model. It is always exactly up to date. It always has every detail there is to be known. The trick is to sense it appropriately and often enough.” › Denk ook aan het frame probleem en symbolgrounding probleem



› Nieuwe KI: parallel ▪ Lagere processen onafhankelijk van hogere ▪ Real-time gedrag

Acties plannen

Geheugen

Adaptatie

Redeneren

Perceptie

› Klassieke KI: sequentieel ▪ Sense-think-act ▪ Pas aan het einde van verwerking een actie ▪ Traag

Wereld model

Parallelle verwerking

doelen bepalen

› De belangrijkste taken van een agent is het overleven in de wereld › De wereld is onzeker en dynamisch › Adaptatie is daarom van groot belang ▪ Omgaan met nieuwe situaties ▪ Omgaan met onzekerheid

naar doel obst. vermijden voortbewegen



› Valentino Braitenberg, “Vehicles: Experiments in Synthetic Psychology”. (1984) ▪ 14 vehicles ▪ Complete agents ▪ Steeds complexer

Principe van ecologische balans

›

Het principe van ecologische balans 1. Balans capaciteiten -uitdagingen uitdaging

2. Braitenberg vehicles

OW FL

capaciteit Gert Kootstra, Seniorenacademie, maart 2008


2

Principe van ecologische balans 2. Balans sensoren en actuatoren ▪ Begin, simpele sensoren en actuatoren ▪ Gradueel complexer ▪

Versimpelt leren

Developmental robotics › Stap voor stap leren ▪ Motor babbling: leer oog-hand coördinatie ▪ Grijp reflex ▪ Leer objecten ▪…



Braitenberg › Stukje uit Noorderlicht documentaire “Het simpele brein”

Vehicle 1 – Getting arround › Vehicle 1 ▪ 1 sensor ▪ 1 motor ▪ versterkende verbinding › Complexiteit in wereld geeft complexer gedrag › Vanuit menselijk perspectief ▪ Houdt van koud, niet warm



Vehicle 1 – Getting arround

Vehicle 2 - Fear and Aggression

› Ook in natuur: ▪ Euglena

› › › › Gert Kootstra, Seniorenacademie, maart 2008

2 sensoren 2 actuatoren versterkende verbinding 2a en 2b interessant Gert Kootstra, Seniorenacademie, maart 2008

3

Vehicle 2 – Fear and Aggression

› Vehicle 2a “fear” ▪ Van bron af, langzamer als verder › Vehicle 2b “aggression” ▪ Op bron af, sneller als dichterbij

Vehicle 2 – Fear and Aggression › 3 vehicles 2b, 2 met lamp › Emergent gedrag ▪ 2 zitten vast ▪ 3e komt ‘helpen’ › Frame-of-reference ▪ Wij zeggen ‘helpen’ Is natuurlijk geen motivatie van robot


Vehicle 3 – Love and Explore › Inhiberende verbindingen › 3a “love” ▪ Naar bron, stopt dichtbij › 3b “explore” ▪ Van bron af, langzaam dichtbij


Vehicle 4 – Values and Special Tastes › Vehicle 4 ▪ Niet-lineaire activatiefuncties ▪ Hogere intensiteit resulteert niet in proportionele stijging in activatie


Vehicle 4 – Values and Special Tastes


Vehicle 4 – Values and Special Tastes › Agent zit lang stil en beweegt plotseling als de wereld veranderd

› Eerst vehicle 2b, naar lamp › Dichterbij, vehicle 3b van lamp af


› Denkt de agent diep na over wat hij gaat doen?


4

Vehicle 1-4 › Simpele reactieve systemen › Toch complex gedrag › Moeilijk exact te voorspellen

3. Sensor-motor coordinatie › Twee aspecten ▪ Van sensor naar motor ▪ Van motor naar sensor

› Puur reactief ▪ Geen adaptatie, geen geheugen


Insecten: het gebruik van beweging › Door eigen beweging: optical flow ▪ Centering respons ▪ Reguleren v snelheid ▪ Veilige landing


Afstand bepaling › Bewegingsparallax

speed


Beweging waarnemen › Synthetische benadering ▪ Reichardt detector


Sensor-motor coördinatie › Objectherkenning ▪ Exploratie van het object

▪ Gebruiken in robotica



5

Sensor-motor coördinatie › Waarneming in de natuur is een actief proces › Door actief waar te nemen wordt de waarneming veel simpeler › Noodzakelijk een complete agent


Welke sensoren › Sensoren aangepast aan ecologische niche ▪ Roofdieren: scherp zicht, gefocust ▪ Prooidieren: weids zicht ▪ Nachtdieren: infrarood, sonar ▪ Teek kan zweet waarnemen ▪ Feromonen: mieren (communicatie)


Slim ontwerp van sensoren › Hoge resolutie kegels in fovea (gele vlek) ▪ Scherp beeld op selectieve plaatsen ▪ Kost minder rekenkracht


4. Het slimme lichaam › Lichaam en cognitie spelen beide een rol bij het oplossen van problemen ▪ Hoe ‘slimmer’ het lichaam, hoe simpeler de cognitie › Slimme perceptie › Slimme actie


Slim plaatsen van sensoren › Voorbeelden ▪ Roofdier: ogen vooruit, prooidier: ogen aan de zijkant


Filmpjes › Basketbal passes tellen › Kaarttruc


6

Slimme perceptie › Selectieve aandacht ▪ Fysiek en mentaal aandacht richten • Hoge resolutie fovea • Oogbewegingen • Mentale aandacht ▪ Hierdoor rekenkracht van brein slim gebruiken


Slimme acties › Maak het de perceptie makkelijk ▪ Stabilisatie van het lichaam • Cheetah • Insecten ▪ Waarneming van wereld simpeler

Slimme acties ›

Gebruik maken van externe krachten

1. Erg gecontroleerd, veel energie/rekenkracht 2. Passive dynamic walking: Gebruik maken van zwaartekracht Gert Kootstra, Seniorenacademie, maart 2008

Slimme acties

› Maak het de cognitie/aansturing makkelijk ▪ PD walker heeft weinig controle nodig ▪ Minder vrijheidsgraden: vis Iida


Het slimme lichaam: sociale interactie › Kismet ▪ Simpel gedrag, maar uiterlijk doet vermoeden dat Kismet complex enintelligent is



5. Toekomst van Robotica › Tot in jaren ’80 ▪ Nadruk voor deliberatieve processen › Daarna ▪ Nadruk op reactieve processen ▪ Nadruk op subsymbolisme › Heden en toekomst ▪ Hybride systemen Gert Kootstra, Seniorenacademie, maart 2008

7

Reactief? › Problemen met puur reactiviteit ▪ Geen reflexie over eigen gedrag ▪ Daardoor niet adaptief ▪ Niet kunnen leren van ervaringen › Daarom tegenwoordig focus op ▪ Lerende systemen ▪ Kunstmatige evolutie

Hybride systemen › Drie lagen architectuur De deliberator: voorspellingen en plannen voor toekomst

De sequencer: geheugen, huidige toestand

De controller: reactief, constant interactie, doelen van boven

Wereld Gert Kootstra, Seniorenacademie, maart 2008

DARPA challenge › Race door de woestijn

▪ Laag: blijf op de weg ▪ Hoog: Route planning, doelen Gert Kootstra, Seniorenacademie, maart 2008


Vandaag besproken › We kunnen veel verklaren / bereiken met simpele systemen › Met een slim lichaam heeft het brein het makkelijker › Reactief is goed, maar… › … voor een volledige verklaring van intelligentie is meer nodig


Take-home message › Lichaam en geest zijn onlosmakelijk met elkaar verbonden ▪ (i.t.t. het Cartesiaanse dualisme)

Bedankt voor uw aandacht


8

Belichaamde cognitie. Overzicht. Gesitueerd en belichaamd. 1. Belichaamde cognitie. Cognitie heeft een lichaam nodig. Het brein

Recommend Documents