Comportamiento autónomo: de los animales a Halo-3

Transcripción

1 Comportamiento autónomo: de los animales a Halo-3 José María Cañas Plaza Jornadas de Robótica URJC

2 Contenidos 1 Contenidos Introducción Complejidad del comportamiento Escuelas históricas Animales Robots de entretenimiento Videojuegos Conclusiones

3 Introducción 2 Introducción Comportamiento Autonomía Generar comportamiento autónomo en robots móviles Sojourner, Spirit, Opportunity RoboCup Urban Challenge

4 Complejidad del comportamiento 3 Complejidad del comportamiento Por qué no tenemos robots que hagan las tareas domésticas? Falta flexibilidad Tareas complejas Problema tecnológico o teórico? No es sólo un problema de programación

5 Complejidad del comportamiento 4 Arquitectura cognitiva La arquitectura de un robot es la organización de sus capacidades sensoriales, de procesamiento y de acción para conseguir un repertorio de comportamientos inteligentes interactuando con cierto entorno La arquitectura determina el comportamiento observable Un robot móvil es un sistema complejo Para comportamientos sencillos, casi cualquier organización vale Cuándo?

6 Complejidad del comportamiento 5 Uno, varios, muchos Termostato, Roomba Repertorio de comportamientos Del cómo al cuándo Selección de acción Información desbordante, incierta Atención Visión computacional es complicada y potente

7 Escuelas históricas 6 Escuelas históricas Escuela deliberativa Curso específico de acción: planificación y ejecución Abstracción funcional Shakey [Nilsson,1969], Hilare [Giralt et al,1983], RCS [Albus,1993] Frágil y lento

8 Escuelas históricas 7 Escuela reactiva sensar actuar SENSORES ACTUADORES Interacción continua con el entorno, acción situada Percepción subsimbólica Autómatas, Pengi [Agre,1987], [Payton,1990] No escala

9 Escuelas históricas 8 Sistemas basados en comportamientos... explorar deambular evitar obstáculo sensores actuadores Reactividad Subsunción: suprimir salidas y suplantar entradas [Brooks,1986], [Arkin,1989], [Maes,1989] No escala bien

10 Escuelas históricas 9 Sistemas híbridos CAPA DELIBERATIVA SECUENCIADOR CAPA REACTIVA SENSORES ACTUADORES Capa deliberativa: razonamiento simbólico Capa reactiva: procesos que se activan discrecionalmente 3T [Bonasso et al,1997], TCA [Simmons,1994], Saphira [Konolige,1998] Muy exitosas para navegación

11 Animales 10 Animales Etología. Tinbergen, Lorenz,... Mecanismos causales Comportamientos innatos Motivación interna Disparadores IRM, desencadentantes Combinación aditiva subestímulos Inhibición lateral Subsistemas, etograma

12 Animales 11 centro máximo Nivel de instintos principales (reproductivo) Nivel 2 (lucha,nidificación,etc) Nivel 3 (actos consumatorios) migración de primavera INTERRELACIONES INHIBIDORAS Nivel 4 (aletas) Nivel 5 (radios de las aletas) Nivel 6 (músculos) Nivel 7 (unidades motoras) INTERRELACIONES COORDINADORAS

13 Animales 12 Impulsos motivacionales intrínsecos del centro superordinado Impulsos motivacionales externos Estímulos internos Impulsos motivacionales intrínsecos del mismo nivel Hormonas Centro 1 Mecanismo Desencadenador Innato que elimina el bloqueo Bloqueo que elimina la descarga continua Centros del nivel inferior siguiente Pauta de comportamiento controlada por el Centro 1 bloqueo

14 Animales 13 Comportamientos apetitivos vs consumatorios Reflejos Taxias Patrones fijos Secuencias flexibles

15 Robots de entretenimiento 14 Robots de entretenimiento El hogar es el escenario Mucha interacción con las personas. Aibo, QRIO, Papero (NEC), Wakamaru (Mitsubishi) Voluntad propia, motivación con sus propias dinámicas Niveles de activación Selección de acción, memoria.

16 Robots de entretenimiento 15 Aibo Mascota robo tica > unidades vendidas Etograma del perro Motivacio n interna Inhibicio n lateral 177 comportamientos c 2007 GSyC Comportamiento auto nomo: de los animales a Halo-3

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21 Robots de entretenimiento 20 QRIO de Sony Robot de entretenimiento 38 DOF Arquitectura software EGO Prototipo, abandonado en 2005

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23 Robots de entretenimiento 22 > 100 comportamientos Cada comportamiento: actuación (qué) y monitorización (cuándo) Variables internas: nutrición, vitalidad, fatiga... Estímulos disparadores: personas, pelota... Control homeostático Evaluación en paralelo Satisfacción Predicción de niveles con tal o cual comportamiento Interrumpibles y continuables

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25 Robots de entretenimiento 24

26 Videojuegos 25 Videojuegos Mascota virtual Entorno interactivo, realidad virtual Jerarquía, unos 40 comportamientos Activación: externa, interna, inhibición lateral y persistencia

27 Videojuegos 26

28 Videojuegos 27

29 Videojuegos 28 Grupos de comportamientos, inhibiciones Aprender nuevos comportamientos apetitivos Memoria de eventos Correlación entre activaciones de comportamientos, eventos externos y variables internas Por ejemplo: agacharse cuando la mano está extendida, para conseguir comida

30 Videojuegos 29 Halo-2 Comportamiento de los integrantes del juego Mundo simulado, percepción simplificada Apariencia de inteligencia Halo-2, Halo-3

31 Videojuegos 30 La cantidad genera complejidad > 100 comportamientos distintos personajes 30 Hz Variabilidad Variación, distintos caracteres Direccionabilidad

32 Videojuegos 31 HFSM árbol de comportamientos Precondiciones: comportamientos adecuados a la situación

33 Videojuegos 32

34 Videojuegos 33 Prioridades, secuencial, probabiĺıstico, etc. Ajuste numérico es inviable cuando hay muchos para elegir Impulsos: punteros de comportamiento, precondiciones diferentes Precondiciones cortas y chequeos completos Estímulos disparadores: comportamiento bajo demanda

35 Videojuegos 34

36 Videojuegos 35

37 Videojuegos 36 Árbol genérico Subárboles específicos, árboles capados Precondiciones, prioridades Percepción simplificada Memoria: por comportamiento, por objeto...

38 Conclusiones 37 Conclusiones Generar comportamiento autónomo es complicado Hay gente que gana dinero con ello No hay una solución universal Inspiración etológica Comportamientos constituyentes Paralelismo y jerarquía: selección de acción distribuida Percepción ad-hoc y número de estímulos limitado