Subsumciya arxitekturası

Subsumciya arxitekturası yamasa baǵındırıw arxitekturası ‒ bul 1980-jıllar hám 90-jıllarda júdá keń tarqalǵan minez-qulıqqa tiykarlanǵan robototexnika menen tıǵız baylanıslı bolǵan reaktiv robotlıq arxitektura. Bul termin 1986-jılı Rodni Bruks hám onıń kásiplesleri tárepinen kirgizilgen^[1]. Subsumciya avtonom robototexnikada hám real waqıt jasalma intellekttiń basqa tarawlarında keńnen tásir etti.

Sholıw

Subsumciya arxitekturası - bul dástúrli simvolikalıq jasalma intellektke qarsı usınıs etilgen basqarıw arxitekturası. Minez-qulıqtı dúnyanıń simvolikalıq intellektual kórinisleri arqalı basqarıwdıń ornına, subsumciya arxitekturası sensorlıq informaciyanı háreket tańlawǵa tıǵız hám tómennen joqarıǵa qaray baylanıstıradı^[2].

Bul tolıq minez-qulıqtı kishi minez-qulıqlarǵa bóliw arqalı ámelge asırıladı. Bul kishi minez-qulıqlar qatlamlar ierarxiyasına shólkemlestiriledi. Hárbir qatlam minez-qulıqtıń belgili bir dárejesin ámelge asıradı, al joqarı qatlamlar tómengi qatlamlardı ózine qosıp alıwǵa (= tómengi qatlamlardı birlestirip, tolıǵıraq pútinlikke aylandırıwǵa) qábiletli, solay etip jaramlı minez-qulıqtı payda etedi. Mısalı, robottıń eń tómengi qatlamı «obektten qashıw» bolıwı múmkin. Ekinshi qatlam «átirapta geziw» boladı, ol úshinshi qatlam «dúnyanı izertlew»diń astında jumıs isleydi. Robot «átirapta nátiyjeli geziw» ushın «obektlerden qashıw» uqıplılıǵına iye bolıwı kerek bolǵanlıqtan, subsumciya arxitekturası joqarı qatlamlar tómengi dárejedegi uqıplılıqlardı paydalanatuǵın sistemanı dúzedi. Barlıq sensorlıq informaciyanı alatuǵın qatlamlar parallel isleydi hám shıǵıs signalların payda etedi. Bul shıǵıs signalları aktuatorlarǵa buyrıqlar yamasa basqa qatlamlardı basatuǵın ya bolmasa toqtatatuǵın signallar bolıwı múmkin^[3].

Maqset

Subsumciya arxitekturası intellekt máselesine dástúrli jasalma intellektke qaraǵanda ádewir basqasha kózqarastan qaraydı. Sheyki robotınıń hám oǵan uqsas sanalı aqıl-oy kórinisine tiykarlanǵan joybarlardıń jumısınan kewili tolmaǵan Rodni Bruks intellekttiń basqasha túsinigine tiykarlanǵan robotlardı dúze basladı, bul túsinik sanasız aqıl-oy processlerine uqsaydı. Simvollardı manipulyaciyalaw arqalı adam intellektiniń aspektlerin modellestiriwdiń ornına, bul tásil haqıyqıy waqıt rejiminde óz-ara tásir etiwge hám laboratoriya yamasa keńse ortalıǵınıń dinamikalıq ózgerislerine jaramlı juwap beriwge baǵdarlanǵan.

Maqset tórt tiykarǵı ideyadan kelip shıqtı:

Orınlasıw – Orınlasqan jasalma intellekttiń tiykarǵı ideyası sol, robot óz ortalıǵına adamdikindey waqıt aralıǵında reakciya ete alıwı kerek. Bruks orınlasqan mobil robot dúnyanı ishki simvollar jıyınaǵı arqalı sáwlelendirip, sońınan bul modelge tiykarlanıp háreket etpewi kerek dep esaplaydı. Onıń ornına, ol «dúnya – óziniń eń jaqsı modeli» dep tastıyıqlaydı, bul dúnya menen tikkeley óz-ara tásir etiw ushın, onı modellestiriwdiń ornına, durıs qabıllawdan háreketke ótiw sistemaların qollanıwǵa bolatuǵınlıǵın ańlatadı. Degen menen, hárbir modul/minez-qulıq báribir dúnyanı modellestiredi, biraq júdá tómen dárejede, sensomotorlıq signallarǵa jaqın. Bul ápiwayı modeller álbette algoritmlerdiń ózinde kodlanǵan dúnya haqqındaǵı qattı belgilengen boljamlardı paydalanadı, biraq dúnyanıń minez-qulqın boljaw ushın yadtı paydalanıwdan qashadı, onıń ornına ilájı barınsha tikkeley sensorlıq keri baylanısqa súyenedi.
Denelilik – Brukstıń pikirinshe, deneli agentti qurıw eki nárseni ámelge asıradı. Birinshi - bul dizaynerdi teoriyalıq modeller yamasa fizikalıq dúnyada islemeytuǵın simulyaciyalanǵan robotlar emes, al integraciyalanǵan fizikalıq basqarıw sistemasın sınap kóriwge hám dúziwge májbúr etedi. Ekinshisi - bul seziw-maǵlıwmatların mánili háreketler menen tuwrıdan-tuwrı baylanıstırıw arqalı simvollardı tiykarlaw máselesin sheshe aladı, bul kóplegen dástúrli jasalma intellektlerde ushırasatuǵın filosofiyalıq másele. «Dúnya regressti tiykarlaydı», al minez-qulıq qatlamlarınıń ishki qatnası robot qabıllaytuǵın dúnyada tikkeley tiykarlanǵan.
Intellekt – Evolyuciyalıq progressti izertlep, Bruks qabıllaw hám qozǵalıs uqıplılıqların rawajlandırıw adam sıyaqlı intellekt ushın zárúrli tiykar ekenin tastıyıqlaydı. Sonıń menen birge, jasalma intellekt ushın joqarıdan tómenge kórsetiwlerdi jaramlı baslama noqat sıpatında biykarlap, «intellekt dúnya menen óz-ara tásirlesiw dinamikası menen anıqlanadı» degen juwmaqqa keledi.
Payda bolıw – Ádette, ayırım moduller óz aldına intellektual dep esaplanbaydı. Ádette intellektual (yamasa intellektual emes) dep esaplanatuǵını - bul usınday modullerdiń óz-ara tásiri, ol agent hám onıń átirapın baqlaw arqalı bahalanadı. Demek, «Intellekt baqlawshınıń kózinde».

Joqarıda keltirilgen ideyalar ele de intellekttiń tábiyatı hám robottexnika hám jasalma intellekttiń rawajlanıwın qalay alǵa ilgeriletiw kerek ekenligi haqqındaǵı dawam etip atırǵan diskussiyanıń bir bólegi bolıp qalmaqta.

Qatlamlar hám keńeytilgen shekli avtomatlar

Hárbir qatlam keńeytilgen shekli avtomatlardan (KSHA) ibarat processorlar toplamınan turadı, keńeytiw programmalastırılatuǵın maǵlıwmatlar strukturaların saqlaw ushın qosımsha ózgeriwshi úlgilerden ibarat. Qatlam - bul modul hám ol «átirapta geziw» sıyaqlı bir mánili maqsetke juwapker. Bul mánili moduller ishinde yamasa arasında oraylıq basqarıw joq. Barlıq KSHAlar úziliksiz hám asinxron túrde tiyisli sensorlardan kiris signalların aladı hám shıǵıs signalların aktuatorlarǵa (yamasa basqa KSHAlarǵa) jiberedi. Jańası kelgenshe oqılmaǵan kiris signalları joq etiledi. Bul joq etilgen signallar keń tarqalǵan hám paydalı, sebebi ol sistemaǵa eń áhmiyetli informaciya menen islesiw arqalı real waqıtta islewge múmkinshilik beredi.

Oraylıq basqarıw bolmaǵanlıqtan, KSHAlar bir-biri menen toqtatıw hám basım etiw signalları arqalı baylanısadı. Toqtatıw signalları aktuatorlarǵa yamasa KSHAlarǵa jetip barıwın bloklaydı, al basım etiw signalları qatlamlarǵa yamasa olardıń KSHAlarına kiris signalların bloklaydı yamasa almastıradı. KSHAlar arasındaǵı baylanıstıń bul sisteması joqarı qatlamlardıń tómengilerdi óz ishine alıwına (1-súwretti qarań), sonday-aq arxitekturanıń ulıwma áhmiyetlilik hám háreket tańlaw arbitrajı menen islesiwine múmkinshilik beredi.

Qatlamlardı rawajlandırıw intuitiv progressiyaǵa boysınadı. Dáslep, eń tómengi qatlam jaratıladı, sınaladı hám qáteler saplastırıladı. Eń tómengi dáreje iske túskennen keyin, ekinshi qatlam jaratıladı hám birinshi qatlamǵa sáykes basım etiw hám toqtatıw baylanısları menen qosıladı. Birigip islewin sınap hám qátelerin saplastırǵannan keyin, bul process (teoriyalıq jaqtan) qálegen sandaǵı mánili moduller ushın qaytalanıwı múmkin.

Robotlar

Tómende subsumpciya arxitekturasın qollanatuǵın robotlardıń qısqasha dizimi keltirilgen:

Allen (robot)
Herbert, gazli ishimlik bankaların jıynaytuǵın robot (video ushın sırtqı siltemelerdi qarań)
Genghis, bekkem altı ayaqlı júriwshi (video ushın sırtqı siltemelerdi qarań)

Joqarıdaǵılar basqa robotlar menen birge «Piller shaxmat oynamaydı» maqalasında tolıq táriyiplengen.

Kúshli hám hálsiz tárepleri

Arxitekturanıń tiykarǵı artıqmashılıqları:

maqsetli tarawda real waqıt sistemaların iterativli rawajlandırıw hám sınawǵa itibar qaratıw;
sheklengen, belgili bir wazıypaǵa baǵdarlanǵan qabıllawdı onı talap etetuǵın anıq háreketlerge tikkeley baylanıstırıwǵa itibar qaratıw;
tarqatılǵan hám parallel basqarıwǵa itibar qaratıw, sol arqalı qabıllaw, basqarıw hám háreket sistemaların haywanlarǵa uqsas usılda biriktiriw.: 172–173 ^[4]

Arxitekturanıń tiykarǵı kemshilikleri:

toqtatıw hám basım etiwdiń joqarı dárejede tarqatılǵan sisteması arqalı beyimlesiwshi háreket tańlawdı jobalastırıwdıń qıyınlıǵı;
úlken yadtıń hám simvollıq kórsetiwdiń jetispewshiligi, bul arxitekturanıń tildi túsiniwin shekleytuǵın kórinedi.

Subsumciya arxitekturası islep shıǵılǵanda, onıń jańasha dúzilisi hám qatnası dástúrli jasalma intellekt ámelge asıra almaǵan kóp áhmiyetli tarawlarda, atap aytqanda dinamikalıq ortalıq penen real waqıt rejiminde óz-ara tásir etiwde tabısqa erisiwine múmkinshilik berdi. Biraq, úlken yadtı saqlaw, simvollıq kórsetiwler hám oraylıq basqarıwdıń joqlıǵı onı quramalı háreketlerdi úyreniw, tereń kartaǵa túsiriw hám tildi túsiniw máselelerinde qolaysız jaǵdayǵa qoyadı.

Derekler

↑ Brooks, R. (1986). "A robust layered control system for a mobile robot". IEEE Journal of Robotics and Automation 2 (1): 14–23. doi:10.1109/JRA.1986.1087032.
↑ Arkin, Ronald. Behavior-Based Robotics. Cambridge, Massachusetts: The MIT Press, 1998. ISBN 978-0-262-01165-5.
↑ Brooks, Rodney. Cambrian Intelligence: The Early History of the New AI. Cambridge, Massachusetts: The MIT Press, 1999. ISBN 978-0-262-02468-6.
↑ Brooks, R.A.. Elephants Don't Play Chess. MIT Press, 1990. ISBN 978-0-262-63135-8.

[Brooks1986a-1] Brooks, R. (1986). "A robust layered control system for a mobile robot". IEEE Journal of Robotics and Automation 2 (1): 14–23. doi:10.1109/JRA.1986.1087032.

[Arkin_1998-2] Arkin, Ronald. Behavior-Based Robotics. Cambridge, Massachusetts: The MIT Press, 1998. ISBN 978-0-262-01165-5.

[Brooks_1999-3] Brooks, Rodney. Cambrian Intelligence: The Early History of the New AI. Cambridge, Massachusetts: The MIT Press, 1999. ISBN 978-0-262-02468-6.

[Brooks1990-4] Brooks, R.A.. Elephants Don't Play Chess. MIT Press, 1990. ISBN 978-0-262-63135-8.

[1]

[2]

[3]

[4]