| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Винаходи / Цікаві винаходи / |
|
НАУКОВА ГРУПА «ПСІГМА»
Мотивували МОЗГ анімат
Циганков В.Д., Шаріфов С. К., Шаріфов Н. К.
Залиште коментар
Вступ
Колективом наукової групи ПСІГМА під керівництвом Циганкова В. Д. розроблений і випробуваний комплекс, що складається з анімата, т. Е. Автономного робота - візки "КРАБ-2" (автор Шаріфов С.К.) і його електронного мозку у вигляді віртуального нейрокомп'ютера ( ВНК) типу "ЕМБРІОН-10.1" (розробник Шаріфов Н. К.), який реалізований в одному корпусі ПЛІС фірми "Альтера".
Метою розробки було рішення двох завдань: Перше завдання - реалізація давно розробленого віртуального нейрокомп'ютера типу "ЕМБРІОН" (дивись книгу Циганков В.Д. Нейрокомп'ютер і мозок, М., Сінтег, 2001 г.) на сучасній мікроелектронної технологічній базі у вигляді ПЛІС (програмованих логічної Інтегральною Схеми) високого ступеня інтеграції. Друге завдання - застосування цього нейрокомп'ютера в якості електронного мозку другого нового авторського варіанту автономного робота - анімата типу "КРАБ", який сам формує і здійснює свою поведінку без будь-якого початкового програмування, і який має тільки загальні цільові установки у вигляді мотивуючих сигналів, наприклад , виду "біль" або "їжа".
У цій публікації даються короткі відомості про пристрій і технічні характеристики елементів цього комплексу і описані досліди по впливу на характер поведінки робота "КРАБ-2" модифікації властивостей його мозку, зокрема його "подкорковой мотиваційної сфери".
функціональна схема
На рис. 1. приведена загальна блок-схема роботизованого комплексу. Він складається з електронного мозку у вигляді віртуального нейрокомп'ютера "ЕМБРІОН -10.1", пов'язаного з каналу RS - 232 с об'єктом управління - анімат або автономним роботом, виконаним у вигляді візки c незалежними приводами.
Мал. 1. Блок - схема системи "мозок - робот"
Віртуальний нейрокомпьютер "ЕМБРІОН -10.1" складається з наступних функціональних блоків (рис. 2.):
Мал. 2. Функціональна схема віртуального нейрокомп'ютера "ЕМБРІОН-10.1"
Віртуальний нейропроцесори - генератор віртуальних квазінейронних мереж у вигляді імовірнісного дискретного когерентного поля Ψ (n, P / Sj, Uj, NS). Процесор розміщений в корпусі ПЛІС МАХ70724 фірми "Альтера".
Алфавітно-цифровий дисплей.
Індикатор Х-кодів стану регістра внутрішньої пам'яті.
Нейропроцесори пов'язаний шиною з чіпом контролера БВГ (Блоку Висунення гіпотез), виконаному на кристалі PIC16F874. Контролер обслуговує клавіатуру, і зберігає в пам'яті образ, що виникає на сенсорної матриці (СМ).
Дешифратор груп мотонейронів зі світловим індикатором номера Y-групи.
Контролер каналу RS -232, через який підтримується двосторонній зв'язок з роботом (з об'єктом управління).
Клавіатура для ручного введення параметрів або сенсорного образу.
Робот "КРАБ-2" (рис. 3) представляє собою триколісний візок з незалежними приводами на двох двигунах бічних коліс. Переднє колесо пасивне. Візок оснащена групою оптичних датчиків, розміщених по периметру корпусу візки. Вони мають деякі дистанційні больові зони виявлення зовнішнього подразника.
Мал. 3. Робот - анімат "КРАБ -2"
На корпусі візки розміщені так само контролер каналу RS-232 для двостороннього зв'язку з нейрокомп'ютером, сенсори або перетворювачі сигналів з датчиків і блок приводів з реверсивним управлінням двигунами.
Датчики лівої і правої половин корпуса, а так само датчики в "голові" і на "хвості" корпусу робота, пов'язані з чотирма входами лівого і правого двигуна деякої жорсткої нервової мережею або генетічекі спадкової схемою тіла. В розриви вузлів перетину чутливих і рухових волокон через канал RS-232 підключений нейрокомпьютер "ЕМБРІОН", який виконує функцію спинномозкового координуючого механізму, динамічно гнучко, в реальному часі переміщення візка, включає свої віртуальні нейронні мережі і автономно активно видозмінює поведінку робота, співвідносячи його з поточним станом зовнішнього середовища. При цьому постійно вирішується головне завдання робота - задоволення мотиваційної потреби, а саме, відхід від болю і, якщо відсутня больовий подразник, рух в пошуках "їжі".
Сенсорна матриця (СМ) нейрокомп'ютера має два рядки. На першу S1 рядок надходять сигнали від больових датчиків зовнішнього середовища. Вона відображає стан зовнішнього середовища або зовнішнього світу "Краб". Друга S2 рядок СМ - це внутрішній світ, мотив або одна з цілей робота. Це, наприклад, команди руху вперед, випадкового блукання в пошуку "їжі" або переслідування. Комплекс "нейрокомпьютер - робот" виконує замкнуті, циклічні операції типу "сприйняття - дія" або закінчені сенсомоторні поведінкові акти.
Досліди з комплексом
Віртуальний нейрокомпьютер "ЕМБРІОН-10.1" - робот "КРАБ-2"
Досвід 1. На перший рядок сенсорної матриці S1 подаються сигнали від датчиків болю, т. Е. S1 = S Б. Другий рядок відключена і роботом не сприймається (U2 = 0). Рівень активації першого рядка U1 = 3. Це деякий аналог прояви активності мотиваційного центру або дія його медіатора, наприклад, певної концентрації адреналіну. При спробі накрити "КРАБ" зверху тканиною або при наближенні руки до корпусу, робот реагує акуратно, боязко, м'яко, плавно йде від болю. Рухи в основному точні і повільні.
Досвід 2. Збільшимо рівень збудження, встановивши U1 = 8. Руху стали більш енергійними, більш продуктивними і раціональними. Час реакції трохи збільшилася.
Досвід 3. Встановимо рівень U1 = 13. Руху робота стають більш агресивними і він намагається вплинути на джерело болю.
Дослід 4. Встановимо мотиваційний рівень збудження U1 = 50. Енергія рухів робота ще зросла. Час реакції і гальмування помітно збільшилася. Агресивність "Краб" явна.
Досвід 5. Рівень U1 = 255. Руху робота швидкі, енергійні і тривалі. Робот спочатку довго збирається з "думками", а потім завзято і наполегливо довго слід в обраному напрямку. Якщо одночасно доторкнутися до всіх больовим датчикам, то робот приходить в "заціпеніння" або завмирає на місці.
Тепер ускладнимо поведінку робота шляхом підключення другого рядка сенсорної матриці S2 разом зі своєю гіпотезою сприйняття U2.
У Нейрокомп'ютер або в мозку робота є блок "Аналізатор болю", який перерозподіляє "увагу" у вигляді вектора U1, U2 або вибирає певний вид активності, в залежності від змісту інформації на двох рядках СМ. При цьому підтримується постійним сумарний рівень збудження U1 + U2 = const.
Досвід 6. На другому рядку "спадково" задана "мета життя" S2 = S п - швидко і рішуче рухатися вперед за відсутності болю. Задамо гіпотезу сприйняття U = U1 + U2 = 8. Робот починає рухатися трохи зигзагоподібно, в основному, в прямолінійній обраному напрямку. При зустрічі з перешкодою, спрацьовує больовий рефлекс у вигляді "відходу від болю". Увага U2 з другого рядка перерозподіляється на перший рядок U1 СМ. Як тільки біль припиняється, робот тут же відновлює свій первісний рух по прямій, т. Е. Увагу U1 з першого рядка переходить або "перетікає" на другий рядок U2, виконуючи при цьому умова U1 + U2 = const. Перешкода робот обходить довго і акуратно, без його руйнування.
Досвід 7. Сумарний рівень збудження при двох рядках U = 15. Зустрівши при своєму русі по прямій перешкоду, робот "замислюється" і приймає правильне рішення по обходу перешкоди. Обраний напрямок руху підтримує довше, ніж в досвіді 6.
Досвід 8. Встановлюємо загальний рівень мотивації U = 50. Робот мчить дуже енергійно, рідко змінює напрямок, проявляє інертність свого характеру поведінки. Час реакції при зустрічі з перешкодою уповільнене і робот його, перешкода змітає, якщо перешкода слабке і нестійке. Після агресивної "боротьби" з перешкодою робот знаходить спосіб піти від болю.
На закінчення слід зазначити, що в мозку "Краб" відсутнє будь - яких попереднє програмування його поведінки, шляхів руху. У Нейрокомп'ютер немає ніяких обчислювальних операцій і немає звичайного програмного управління. Мозок робота сам створює алгоритми руху і їх тут же автоматично реалізує.
Описані принципи роботи і апратних реалізація алгоритмів розраховані на застосування в системах автоматичного управління безпілотними літальними або наземними об'єктами в умовах недоступних або небезпечних для перебування людини.
Версія для друку
Автори: Циганков В. Д., Шаріфов С. К., Шаріфов Н. К. м.Москва
PS Матеріал захищений.
Дата публікації 28.08.2004гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.