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[知识] 《人工智能机器人学导论》-3 分级范式

bobo 发表于 2015-2-10 22:57:49 | 显示全部楼层 [复制链接]
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本帖最后由 bobo 于 2015-2-12 23:18 编辑

上一章节 《人工智能机器人学导论》-2 从遥操作到自主


第2章  分级范式

从1971年第一个人工智能机器人SRI的shakey开始直到20世纪80年代后期反应范式的出现,分级范式一直占统治地位。

SRI的shakey机器人   http://www.ai.sri.com/shakey/

分级范式的特点
分级范式是根据3种基元(感应、规划、执行)之间的关系以及传感器数据在系统中的处理和分布方式定义的。分级范式的机器人首先感知外部环境,建立全局环境图。然后闭上眼睛,感知部分停止工作,机器人规划出所有达到目标所需要的指令。最后机器人开始执行第一个指令。执行完毕再重新执行前面的过程。
所有传感器被融合进一个全局的数据结构中,提供给规划处理。这个全局数据结构就是环境模型。环境既是外部环境,也是机器人在环境中蕴含的任何信息,包括:
1、机器人在运行环境中先前知道的环境表示,例如建筑物地图。
2、感知信息。方向,行走距离等。
3、完成任务需要的任何附加知识,例如邮箱中受到的所有包裹必须送到11房间。
建立环境模型是非常困难的,分级范式对开放的环境不具备快速响应的导航能力。

一个通用问题求解器的变种 Strips
Strips采用的方法是手段-目的分析法,如果机器人不能一步完成任务或达到目标,他就会执行减小目标状态偏差的动作。这是人类的认知行为,如不知道怎么解决问题,就会解决部分问题,看是否偏差减小。

在考虑机器人到达一个目标地的任务中,决策过程称为算子,目标状态和初始状态的距离叫做偏差。按照下面的偏差表,看看机器人怎么做决策。
  家离目的地的距离偏差            算子(或者叫做方法)
距离大于或等于200公里                    坐飞机
100公里<距离<200公里                     坐火车
距离小于或等于100公里                    开车
距离< 1公里                                      走路

假设当前机器人已经坐飞机到达机场,当前离目的地距离在100公里内,偏差缩减为100公里。根据前面的逻辑,那么应该选择开车。
如果只说开车,那么机器人应该返回到家去开自己的车,这是个错误的选择。假设当前要判断另外一个条件,是开自己的车还是租用一个车来开,
如果再考虑一些其他前提条件。实际情况前提条件会有很多,这里只拿出开汽车一个前提条件。

              偏差                             算子(或者叫做方法)         前提条件
距离大于或等于200公里                    坐飞机
100公里<距离<200公里                     坐火车
距离小于或等于100公里                    开租来的汽车              在机场
                                                          开自己的车                 在家
距离< 1公里                                      走路


上面增加了一列前提条件,在选择开车的时候根据前提条件做正确选择,如果他在机场离家比较远那么他应该在机场租车,开租来的车。
在每一步算子计算执行后,机器人所处的环境改变了,这个列表都会删除一些列表,同时增加一些列表。使用递归的方法来写程序。

分级范式的优缺点
分级范式给出了感知、规划、执行之间关系的次序。其主要缺点在规划部分。每更新周期,机器人不得不更新全局环境模型,然后做某些规划。当感知和规划太慢就形成重大的瓶颈。
感知部分和执行部分被分开,中间还有一个运算缓慢的规划。导致机器人不能快速响应突然的变化。例如移动过程中快速躲避障碍物。


下一章节: 《人工智能机器人学导论》-4 反应范式的生物学基础

发表于 2015-2-10 23:05:04 | 显示全部楼层
期待下一章节 4 反应范式的生物学基础
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发表于 2015-2-11 12:27:41 | 显示全部楼层
同期待后续!已收藏!
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发表于 2015-5-16 09:09:54 | 显示全部楼层
避障小车属于哪个范式?
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发表于 2015-5-16 16:27:42 | 显示全部楼层
XZMJ 发表于 2015-5-16 09:09
避障小车属于哪个范式?

反应范式
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