ВВЕДЕНИЕ 4
1 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ 6
2 АРХИТЕКТУРА ’’ROBOT DREAM” 8
2.1 Особенности архитектуры’Robot Dream” 8
2.2 Обзор решения 8
2.2.1 Жизненный цикл ”dream-wake” 9
2.2.2 Обучение 10
2.2.3 Трансляция данных 10
2.3 Высокоуровневая архитектура 12
2.3.1 Жизненный цикл 12
2.3.2 Спайк 13
2.4 Выводы 13
3 ТРАНСЛЯЦИЯ СПАЙКОВ 14
3.1 Вероятностные критики 14
3.2 Путь мышления 16
3.2.1 OpenNARS 17
3.3 NEUCOGAR 17
3.4 Рабочий процесс (workflow) 18
3.4.1 «Прямая» трансляция 19
3.4.2 «Обратная» трансляция 19
3.5 Модель данных 20
3.6 Формат данных 21
3.6.1 Сравнительный анализ форматов данных 21
3.6.2 Описание формата данных 23
3.7 Модель хранения контекста запроса 24
3.8 Модель критиков и путей мышления 26
3.9 Цель ’ProcessRoboticDataRequest” 30
3.10 Выводы
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 33
4.1 Тестовые данные 33
4.2 Результаты тестового запуска 34
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 35
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 36
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 38
ПРИЛОЖЕНИЕ А 41
В настоящее время вырос интерес к биологическим когнитивным архитектурам, что в сочетании с общим интересом к робототехнике создает толчок в развитии интеллектуальных роботизированных систем[2, 6, 9, 16].
В промышленности многие отрасли уже немыслимы без роботов: они собирают автомобили, помогают находить новые лекарства. Многие устройства, принимающие решения на основе полученных от сенсоров данных, тоже можно считать роботами, например, лифты, стиральные машины, системы антиблокировочного торможения, помогающие избежать аварий. Но все эти механизмы работают по строго заданному алгоритму и не умеют адаптироваться к окружающей среде.
Новое поколение робототехнических систем должно обладать способностью к сложному и адаптивному поведению в такой социальной среде, как человеческое общество. Одной из проблем в современных роботизированных системах является отсутствие эмоций и связанных с эмоциями механизмов, необходимых для адекватного поведения в человеческом обществе[1, 5,10, 22]. Эта проблема имеет решающее значение для роботов, созданных для общения с людьми в секторах социальных услуг, например, медицины. Таким образом, реализация биореалистичных эмоциональных механизмов является одной из непреодолимых ступеней развития социальной робототехники и бесшовной интеграции человекоподобных роботов в человеческое общество.
Несмотря на то, что между разработкой роботов Shakey и Honda ASIMO прошло несколько десятилетий, роботы все еще испытывают проблемы с автономным выполнением множества задач[8].
Ранее была продемонстрирована последовательная реализация биореалистичных эмоций млекопитающих в вычислительной системе - состояние страха и отвращения[17, 23]. Данный эксперимент является технико-экономическим обоснованием для разработки эмоциональных вычислительных систем.
Актуальность работы заключается в необходимости интегрировать биореалистическое моделирование эмоциональных механизмов в роботизированную систему реального времени для применения таких систем в различных секторах социальных услуг Требование действовать в режиме реального времени или в режиме почти реального времени важно для робота, но недостижимо из-за физического объема вычислительного кластера, необходимого для биореалистичного моделирования. Чтобы интегрировать моделирование эмоциональных схем головного мозга с роботизированной системой, предлагается использовать архитектуру ”Robot Dream”, которая предполагает сбор механической активности (данных с датчиков) робота и последующую передачу этих данных для моделирования в спайковую нейронную сеть. Данная дипломная работа описывает процесс трансляции механической активности в нейронные спайки, понятные спайковой нейронной сети.
Общая характеристика работы
Целью данной работы является разработка интеллектуальной системы для трансляции механической активности в нейронные спайки.
Область исследования — разработка автономных роботизированных систем.
Предметом исследования является процесс преобразования данных с датчиков роботизированной системы в нейронные спайки, понятные спайковой нейронной сети.
Методы исследования - теоретические методы: имитационное моделирование; специальные методы: системное моделирование; экспериментальные методы: метод наблюдений, проведение экспериментов.
Создание автономных роботизированных систем - это следующий шаг в развитии робототехники. Проект ”Robot Dream” предлагает оригинальный подход к созданию таких систем: хранить легковесные правила в роботизированной системе и обновлять их на основе деятельности робота. При использовании такого подхода необходимо передавать различные данные с датчиков робота в вычислительный кластер, представленный спайковой нейронной сетью. Процесс передачи данных назван трансляций.
При работе над дипломной работой был проведен анализ платформы для построения интеллектуальных информационных систем TU. Была проведена адаптация TU для использования этой платформы в роботизированных системах, а также реализован механизм прямой трансляции, использующий TU. Также в рамках работы над дипломным проектом были решены все поставленные задачи и достигнуты следующие результаты:
1. Проведен анализ применимости платформы TU для управления роботизированной системой.
2. Представлена модель данных для работы с информацией механической активности роботизированной системы и способ их хранения и представления.
3. На основе рассмотренной архитектуры была разработана информационная система для управления роботизированной системой, использующая платформу Thinking Understanging.
4. Реализован механизм «прямой» трансляции, представленный в архитектуре ”Robot Dream”.
Система, разработанная в рамках дипломной работы, не является узкоспециализированной и подходит для реализации любых роботизированных систем независимо от типа и предназначения. Разработанное решение было применено в реальных научно-исследовательских проектах, о чем свидетельствует акт о внедрении, представленный в приложении А.
