Architektura MIBE

Architektura MIBE ( Motivated Independent BEhavior ) to oparta na zachowaniu architektura robotów opracowana w Sztucznej Inteligencji i Robotyce Lab Politecnico di Milano przez Fabio La Dagę i Andreę Bonariniego w 1998 roku. Architektura MIBE oparta jest na idei animacji i wywodzi się z architektury subsumpcyjnej , wcześniej opracowany przez Rodneya Brooksa i współpracowników z MIT w 1986 roku.

Opis

Architektura MIBE opiera się na założeniu, że autonomia opiera się na motywacji i wynika z nakładania się synergicznych działań w odpowiedzi na wiele popędów . Autonomiczny agent jest rozwijany, aby osiągnąć jeden lub więcej celów (celów głównych), ale cele drugorzędne również wynikają z ograniczeń środowiskowych i funkcjonalnych. Architektura MIBE definiuje zarówno cele podstawowe, jak i drugorzędne jako potrzeby . Z każdej potrzeby rodzi się określony napęd. Architektura MIBE generuje i waży wszystkie te popędy w wyraźnym stanie motywacyjnym . Im większa pilność zaspokojenia określonej potrzeby, tym większa jej waga w stanie motywacyjnym i tym większy popęd do zachowania zaspokajającego daną potrzebę.

Różnice w stosunku do architektury subsumpcyjnej

Architektura MIBE odbiega głównie od architektury subsumpcyjnej ze względu na wprowadzenie struktury motywacyjnej najwyższego poziomu , która określa priorytety zachowań w czasie wykonywania. Oznacza to, że nie ma warstw ani statycznych zależności hierarchicznych między modułami behawioralnymi, ale każde zachowanie nieustannie konkuruje z innymi o przejęcie kontroli nad agentem poprzez stan motywacyjny najwyższego poziomu, z którego wywodzą się określone popędy (poprzez z góry określone lub wyuczone funkcje wzmacniające).

Podczas gdy architektura subsumpcyjna jest zbudowana na z góry określonej hierarchii modułów behawioralnych, architektura MIBE składa się z bardziej złożonej struktury, w której kilka zachowań (które zawsze rywalizują o przejęcie kontroli nad robotem poprzez stan motywacyjny) może aktywować i dynamicznie kontrolować adaptacyjny zestaw podstawowych moduły, zwane zdolnościami . Każde zachowanie wykonuje swoje zadanie, aktywując i dostrajając potrzebne mu zdolności. Zdolności dostarczają modułów funkcjonalnych do wykonywania określonych czynności i mogą aktywować się nawzajem w strukturze hierarchicznej w taki sam sposób, w jaki zachowania wykorzystują zdolności. Zarówno zachowania, jak i zdolności są realizowane przez ten sam rodzaj modułów funkcjonalnych, ale istnieje zasadnicza różnica: zachowania są samoaktywującymi się w odpowiedzi na stan robota + środowiska, podczas gdy zdolności to tylko bloki funkcjonalne aktywowane i kontrolowane przez zachowania w celu wykonania swoich zadań (lub przez zdolności wyższego poziomu, które zostały już aktywowane przez zachowanie). Zachowania istnieją dla zaspokojenia określonych potrzeb, podczas gdy zdolności nie są związane z żadną potrzebą, ponieważ są one wykorzystywane przez zachowania do realizacji swoich zadań, ale same w sobie nie mają znaczenia.

Lista zdolności wymaganych przez każdy moduł (zachowanie lub zdolność) jest reprezentowana przez jego drzewko aktywacji ; pełny zestaw drzew aktywacji można przedstawić za pomocą acyklicznego wykresu aktywacji obejmującego cały system .

Zachowania są aktywowane na podstawie ich specyficznego nacisku napędowego w stanie motywacyjnym w czasie wykonywania: zachowanie najbardziej zmotywowane (tj. najbardziej pilne lub najwygodniejsze) jest zawsze aktywowane. Niemniej jednak mniej zmotywowane zachowania mogą być nawet aktywowane w tym samym czasie, z ograniczeniem, że nie mogą używać żadnej ze zdolności już zebranych przez bardziej zmotywowane zachowanie, które już działa. Podsystem BCR ( Behavior Conflict Resolver ) zapewnia, że żadne sprzeczne zachowania (tj. dzielenie jednej lub więcej umiejętności w ich drzewach aktywacji) nie mogą być aktywne w tym samym czasie.

Główną zaletą architektury MIBE jest jej wysoka modułowość i molekularność : nowe możliwości i zachowania można łatwo dodawać bez zmiany istniejącej struktury modułowej. Podobnie zachowanie można modyfikować lub usuwać bez wpływu funkcjonalnego na inne moduły. Popędy można dodawać lub usuwać ze struktury motywacyjnej lub modyfikować bez konieczności zmiany poprzedniej struktury systemu, z wyjątkiem przywracania równowagi funkcji generowania popędów.

Głównym problemem architektury MIBE jest trudność modelowania optymalnych granic przestrzeni stanów poprzez kształtowanie struktury motywacyjnej (tj. strojenie funkcji generowania napędu lub ich algorytmów uczenia się) tak, aby autonomiczny agent wykonywał najlepsze zachowanie dla każdego robota + stan środowiska (jednak ta sama trudność dotyczy również rozwoju autonomicznych agentów opartych na architekturze subsumpcyjnej, chociaż statyczne hierarchiczne zależności między modułami behawioralnymi nieco ułatwiają ich konfigurację).

Zobacz też

F. La Daga, A. Bonarini (1998), „Architektura kontroli behawioralnej z podejściem motywacyjnym dla autonomicznych agentów”, Politecnico di Milano , Dipartimento di Elettronica e Informazione (DEI) .
M. Colombetti, M. Dorigo (1998), „Kształtowanie robotów: eksperyment w inżynierii zachowania”, seria Intelligent Robotics and Autonomous Agents, MIT Press
D. McFarland, T. Bosser (1993), „Inteligentne zachowanie zwierząt i robotów”, książki MIT Press / Bradford