ΕΚΠ 413 / ΕΚΠ 606 Υ ολογισµός µε Πράκτορες στο ιαδίκτυο

Transcript

1 ΕΚΠ 413 / ΕΚΠ 606 Υ ολογισµός µε Πράκτορες στο ιαδίκτυο ιδάσκων Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Ε ίκουρος Καθηγητής Τοµέας Πληροφορικής Τµήµα Ηλεκτρονικών Μηχανικών και Μηχανικών Υ ολογιστών Πολυτεχνείο Κρήτης

2 ΕΚΠ 413 / ΕΚΠ 606 Αυτόνοµοι (Ροµ οτικοί) Πράκτορες ιδάσκων Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Ε ίκουρος Καθηγητής Τοµέας Πληροφορικής Τµήµα Ηλεκτρονικών Μηχανικών και Μηχανικών Υ ολογιστών Πολυτεχνείο Κρήτης

3 Το µάθηµα Στόχοι διαφορετικό πρότυπο προγραµµατισµού αλληλεπίδραση πράκτορα µε περιβάλλον στοιχεία τεχνητής νοηµοσύνης, µηχανικής µάθησης, ροµποτικής γνωριµία µε τα τετράποδα ροµπότ SONY AIBO Οφέλη εµπειρία µε διαδραστικό λογισµικό εκτίµηση δυσκολίας του προβλήµατος της τεχνητής ευφυίας προετοιµασία για διπλωµατικές, µεταπτυχιακά προετοιµασία για συµµετοχή στην οµάδα «Κουρήτες» ενδιαφέρουσα ερευνητική περιοχή Μ. Γ. Λαγουδάκης Τµήµα ΗΜΜΥ Πολυτεχνείο Κρήτης Σελίδα 3

4 ιαδικαστικά Προα αιτούµενα µαθηµατικά: γραµµική άλγεβρα, πιθανότητες αλγόριθµοι: σχεδιασµός και ανάλυση προγραµµατισµός: διαδικαστικός και οντοκεντρικός (C, C++) συστήµατα: Linux, scripts, threads, cross-compiling Εργαστήρια υποχρεωτική παρακολούθηση περιορισµένες θέσεις εργαστηρίου Μετα τυχιακοί επιπλέον ύλη βασισµένη σε πρόσφατες δηµοσιεύσεις επιπλέον εβδοµαδιαία συνάντηση (παρουσίαση, συζητήση) Μ. Γ. Λαγουδάκης Τµήµα ΗΜΜΥ Πολυτεχνείο Κρήτης Σελίδα 4

5 Σύγγραµµα Τεχνητή Νοηµοσύνη: Μια Σύγχρονη Προσέγγιση Stuart Russell και Peter Norvig εκδόσεις Κλειδάριθµος, 2005 Συµ ληρωµατικό υλικό άρθρα, διαφάνειες, εγχειρίδια Μ. Γ. Λαγουδάκης Τµήµα ΗΜΜΥ Πολυτεχνείο Κρήτης Σελίδα 5

6 ιδακτέα Ύλη Ι Πράκτορες δοµή και αλληλεπίδραση µε περιβάλλον αρχιτεκτονικές ροµποτικών πρακτόρων Αντίληψη και Ενέργεια αισθητήρες (όραση, υπέρηχοι, laser, υπέρυθρα, αφή) επενεργητές (κίνηση, βραχίονες, τροχοί, servos) Πιθανοτικός Συλλογισµός και Λήψη Α οφάσεων αναπαράσταση κατανοµών (γραφικά µοντέλα, φίλτρα σωµατιδίων) δυναµικά δίκτυα Bayes, φιλτράρισµα, συµπερασµός Μαρκωβιανές διεργασίες ελέγχου αλγόριθµοι εύρεσης βέλτιστης πολιτικής Μ. Γ. Λαγουδάκης Τµήµα ΗΜΜΥ Πολυτεχνείο Κρήτης Σελίδα 6

7 ιδακτέα Ύλη ΙΙ Ροµ οτική Πλοήγηση έλεγχος κίνησης, σχεδιασµός διαδροµής εντοπισµός, χαρτογράφηση Ενισχυτική Μάθηση µαθαίνω από τα λάθη µου (και τις επιτυχίες) αλγόριθµοι ενισχυτικής µάθησης (Q-learning, LSPI) εφαρµογές ενισχυτικής µάθησης Πολυ ρακτορικά Συστήµατα συντονισµός πρακτόρων µε δηµοπρασίες και συναλλαγές συντονισµένη µάθηση Μ. Γ. Λαγουδάκης Τµήµα ΗΜΜΥ Πολυτεχνείο Κρήτης Σελίδα 7

8 Βαθµολόγηση Τελική γρα τή εξέταση (40%) υποχρεωτική Εργαστήρια (30%) υποχρεωτικά Εργασία εξαµήνου (30%) υποχρεωτική Προϋ όθεση τουλάχιστον 30% της βαθµολογίας σε κάθε ένα Ε αναλη τικές εξετάσεις αναπλήρωση της τελικής εξέτασης µόνο Μ. Γ. Λαγουδάκης Τµήµα ΗΜΜΥ Πολυτεχνείο Κρήτης Σελίδα 8

9 Καλό Ξεκίνηµα Μ. Γ. Λαγουδάκης Τµήµα ΗΜΜΥ Πολυτεχνείο Κρήτης Σελίδα 9

10 Ροµ οτική The State of the Art

11 από οφείλεται προτάθηκε χρησιµοποιήθηκε πρεµιέρα ΕΚΠ 413/606 Αυτόνοµοι Πράκτορες 2007 Ο Όρος Robot την Τσέχικη λέξη robota που σηµαίνει δουλειά στον Τσέχο θεατρικό συγγραφέα Karel Capek (1920) από τον αδελφό του Josef Capek (ζωγράφος) στο έργο R.U.R. (Rossum's Universal Robots) του R.U.R. στην Πράγα τον Ιανουάριο του 1921 Μ. Γ. Λαγουδάκης Τµήµα ΗΜΜΥ Πολυτεχνείο Κρήτης Σελίδα 11

12 Οι Νόµοι της Ροµ οτικής Νόµος Νο 1 Το ροµπότ δε θα κάνει κακό σε άνθρωπο, ούτε µε την αδράνειά του θα επιτρέψει να βλαφθεί ανθρώπινο όν. Νόµος Νο 2 Το ροµπότ πρέπει να υπακούει τις διαταγές που του δίνουν οι άνθρωποι, εκτός αν αυτές οι διαταγές έρχονται σε αντίθεση µε τον πρώτο νόµο. Νόµος Νο 3 Το ροµπότ οφείλει να προστατεύει την ύπαρξή του, εφόσον αυτό δεν συγκρούεται µε τον πρώτο και τον δεύτερο νόµο. Isaac Asimov ( ) στο RunAround (1942) Μ. Γ. Λαγουδάκης Τµήµα ΗΜΜΥ Πολυτεχνείο Κρήτης Σελίδα 12

13 Ροµ οτικοί Πράκτορες Χειριστήρια ροµ ότ (manipulators) αλυσίδα ελεγχόµενων αρθρώσεων µε σταθερή βάση ο πιο κοινός τύπος βιοµηχανικών ροµπότ (συγκόλληση, βαφή) Κινητά ροµ ότ (mobile robots) ικανότητα µετακίνησης µέσα στο φυσικό περιβάλλον οχήµατα εδάφους, αέρος, υποβρύχια, πλανητικά, διαστηµικά Ανθρω οειδή ροµ ότ (humanoid robots) υβρίδιο (κινητό και χειριστήριο) που µιµείται τον άνθρωπο πειραµατικά, ερευνητικά πρωτότυπα ροµποτική προσθετική (prosthetics) Μ. Γ. Λαγουδάκης Τµήµα ΗΜΜΥ Πολυτεχνείο Κρήτης Σελίδα 13

14 οδήγηση Η ρόκληση ΕΚΠ 413/606 Αυτόνοµοι Πράκτορες 2007 The Grand Challenge χωρίς ανθρώπινη παρέµβαση διαδροµή 211 km σε έρηµο τερµατισµός σε λιγότερο από 10 ώρες διεξήχθη το 2004 και ο βραβείο $ δόθηκε το 2005 Ο νικητής του 2005 Stanley (Stanford University) χρόνος: ~7 ώρες, ταχύτητα: ~32 km/h επιτυχία της πιθανοτικής ροµποτικής µόνο 5 από τα 23 οχήµατα τερµάτισαν Πληροφορίες Μ. Γ. Λαγουδάκης Τµήµα ΗΜΜΥ Πολυτεχνείο Κρήτης Σελίδα 14

15 Grand Challenge Video Clip 01-RaceDay.wmv Μ. Γ. Λαγουδάκης Τµήµα ΗΜΜΥ Πολυτεχνείο Κρήτης Σελίδα 15

16 QRIO ΕΚΠ 413/606 Αυτόνοµοι Πράκτορες 2007 Το ροµ ότ Ανθρω οειδές Sony QRIO (Quest for curiosity) Makes life fun, makes you happy! ύψος: 60 cm, βάρος: 7 Kg Συµ εριφορές ισορροπεί, περπατάει, χορεύει από τα λίγα δίποδα που τρέχουν κινείται µε ασφάλεια, χαρτογραφεί αντιδρά σε εξωτερικές δυνάµεις στέκεται όρθιο µετά από πτώση αναγνωρίζει οµιλία και πρόσωπα Πληροφορίες Μ. Γ. Λαγουδάκης Τµήµα ΗΜΜΥ Πολυτεχνείο Κρήτης Σελίδα 16

17 QRIO Video Clips 02-sony_04.wmv, 03-iros2004.wmv Μ. Γ. Λαγουδάκης Τµήµα ΗΜΜΥ Πολυτεχνείο Κρήτης Σελίδα 17

18 RoboCup Οµοσ ονδία RoboCup ξεκίνησε το 1993/1994 από τον Hiroaki Kitano στην Ιαπωνία πληροφορίες: Όραµα By the year 2050, to develop a team of fully autonomous humanoid robots that can win against the human world soccer champions το 2002 ήταν η πρώτη χρονιά µε κατηγορία ανθρωποειδών! ιαγωνισµοί πρωταθλήµατα ποδοσφαίρου σε διάφορες κατηγορίες αποστολές αναζήτησης και διάσωσης (search and rescue) οικιακές εργασίες (robocup@home), χορός και χορογραφία Μ. Γ. Λαγουδάκης Τµήµα ΗΜΜΥ Πολυτεχνείο Κρήτης Σελίδα 18

19 Κατηγορίες RoboCup Προσωµοίωση 11 x 11 ανεξάρτητοι λογισµικοί πράκτορες Ροµ ότ µικρού µεγέθους 5 x 5 ροµπότ µε διάµετρο µέχρι 18 cm Ροµ ότ µεσαίου µεγέθους 4 x 4 ροµπότ µε διάµετρο µέχρι 50 cm Ανθρω οειδή ροµ ότ Τετρά οδα ροµ ότ 4 x 4 τετράποδα ροµπότ Sony AIBO αυτόνοµα δίποδα ροµπότ σε δύο υποκατηγορίες Μ. Γ. Λαγουδάκης Τµήµα ΗΜΜΥ Πολυτεχνείο Κρήτης Σελίδα 19

20 RoboCup 2005 Video Clip 04-robocup.wmv Μ. Γ. Λαγουδάκης Τµήµα ΗΜΜΥ Πολυτεχνείο Κρήτης Σελίδα 20

21 Η Οµάδα Κουρήτες Κουρήτες Επιµήδης Ίδας Ιάσιος Παιωναίος Ηρακλής Ελληνική Μυθολογία Κρήτες πολεµιστές που προστάτευαν τον ία από τον Κρόνο όταν γεννήθηκε από την Ρέα στις σπηλιές της Κρήτης Κουρήτες στο Πολυτεχνείο Κρήτης συµµετοχές: RoboCup 2006, German Open 2007 πληροφορίες: Μ. Γ. Λαγουδάκης Τµήµα ΗΜΜΥ Πολυτεχνείο Κρήτης Σελίδα 21

22 Το Ξεκίνηµα Μ. Γ. Λαγουδάκης Τµήµα ΗΜΜΥ Πολυτεχνείο Κρήτης Σελίδα 22

23 Κουρήτες 2007 Video Clip 05-kouretes2007.wmv Μ. Γ. Λαγουδάκης Τµήµα ΗΜΜΥ Πολυτεχνείο Κρήτης Σελίδα 23

24 Μελέτη Σηµειώσεις αυτές οι διαφάνειες Μ. Γ. Λαγουδάκης Τµήµα ΗΜΜΥ Πολυτεχνείο Κρήτης Σελίδα 24