От адаптивного управления до искусственного интеллекта

Адаптивное управление
Управление в функции от текущей информации о внешней среде
«Очувствление» робота – наличие сенсорных систем
Не требует точного знания модели внешней среды и самого робота

Функциональная схема системы управления
очувствленного робота

Интеллектуальное управление – высшая ступень управления в теории автоматического управления после программного и адаптивного.
Задачи в робототехнике:
Обработка сенсорной информации
Формирование моделей внешней среды
Принятие решений и планирование поведения
Управление движением
Создание интеллектуального интерфейса между человеком-оператором и роботом

Исследования когнитивной эволюции – эволюции познавательных способностей биологических организмов.
Естественнонаучная основа
будущих разработок искусственного интеллекта
Модели эволюционного
происхождения мышления
В.Г.Редько
Институт оптико-нейронных
технологий РАН

Построение математических и компьютерных моделей «интеллектуальных изобретений» биологической эволюции
безусловный рефлекс
привыкание (угасание реакции на биологически нейтральный стимул)
условный рефлекс
цепи рефлексов
логика

Почему эти исследования актуальны
А) Интересны с естественнонаучной точки зрения. Интеллект, мышление, логика — основа когнитивных, познавательных способностей человека
Б) Исследования происхождения естественного интеллекта могут стать научной основой для разработок искусственного интеллекта
В) Могут способствовать прояснению причин происхождения интеллекта человека и причин применимости человеческого мышления в познании природы
Г) Должны способствовать развитию научного миропонимания, научной культуры человеческого сообщества, с их помощью возможно повышение престижа науки

Модели адаптивного поведения
1990-е годы
Аниматы
(animal+robot) -
искусственные "организмы", способные приспосабливаться к внешней среде
Бионический подход

Программа-минимум направления "Адаптивное поведение" — исследовать архитектуры и принципы функционирования, которые позволяют животным или роботам жить и действовать в переменной внешней среде
Программа-максимум этого направления — попытаться проанализировать эволюцию когнитивных способностей животных и эволюционное происхождение человеческого интеллекта

В исследованиях АП используется ряд нетривиальных компьютерных методов:
− нейронные сети
− генетический алгоритм и другие методы эволюционной оптимизации
− классифицирующие системы (Classifier Systems)
− обучение с подкреплением (Reinforcement Learning)

Российские исследователи:
– модели поискового адаптивного поведения (В.А. Непомнящих, Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН);
– концепции и модели автономного адаптивного управления на основе аппарата эмоций (А.А. Жданов, Институт системного программирования РАН);
– разработку принципов построения систем управления антропоморфных и гуманоидных роботов (Л.А. Станкевич, Санкт-Петербургский политехнический университет);
– разработку нейросетевых моделей поведения роботов и робототехнических устройств (А.И. Самарин, НИИ нейрокибернетики им. А.Б. Когана РГУ);
– модели адаптивного поведения на основе эволюционных и нейросетевых методов (В.Г. Редько, М.С. Бурцев, О.П. Мосалов, Институт оптико-нейронных технологий РАН, Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН).

Проект "Мозг анимата"
Формирование общей схемы построения моделей
Теория функциональных систем П.К. Анохина
Целенаправленное адаптивное поведение
Блочная архитектура – функциональная система
Каждая ФС содержит две нейронные сети: Контроллер и Модель

Исследователи адаптивного поведения
− AnimatLab (Париж, руководитель — один из инициаторов данного направления Жан - Аркадий Мейер). (http://animatlab.lip6.fr/index.en.html )
− Лаборатория искусственной жизни и роботики в Институте когнитивных наук и технологий (Рим, руководитель Стефано Нолфи) (http://gral.ip.rm.cnr.it/ )

− Институт нейронаук Дж. Эдельмана (http://www.nsi.edu/ )
Разработки поколений моделей работы мозга (Darwin I, Darwin II,…) и исследования поведения искусственного организма NOMAD (Neurally Organized Mobile Adaptive Device), построенного на базе этих моделей

− Лаборатория информатики и искусственного интеллекта в Массачусетском технологическом институте (руководитель Родни Брукс) (http://www.csail.mit.edu/ )

Лаборатория искусственного интеллекта в университете Цюриха
(руководитель Рольф Пфейфер) - www.ifi.unizh.ch/groups/ailab/
Основной подход этой лаборатории—
познание природы интеллекта путем его конструирования ("understanding by building").
Он включает в себя:
построение моделей биологических систем
2) исследование общих принципов естественного интеллекта животных и человека
3) использование этих принципов при конструировании роботов и других искусственных интеллектуальных систем

ROBOY – the most modern tendon driven robot of the world

ROBOY`s first handshake – www.roboy.org