25. hét

Ezen a héten is folytattam a közelmúltban elkezdett tudományos cikkek fordítását, alul a a címek mutatják, hogy melyikeket. Azt döntse el az angolul jól tudó olvasó, hogy milyen minőségben, de talán jól. A fordításhoz szótárnak most a https://translate.google.hu/?hl=hu#en/hu/awareness oldalt használtam, ahol a szavak angol és magyar megfelelőinek belinkelt hangfájljait is mindig többször meghallgattam gyakorolva a kiejtést. Továbbá a lefordított mondatokat egészben is visszahallgattam és visszamondtam most is a http://www.ivona.com/ oldalon.

Toward a ’chaotic’ cognitive architecture:

In short, this kind of dynamical systems use discrete partial difference equations to study the evolution of a process described by discrete steps in space and time but with continuous states. Röviden ezek a dinamikai rendszerek diszkrét parciális differenciálegyenleteket használnak, hogy tanulmányozni tudjuk az evolúció folyamatát, amely diszkrét lépésekkel halad előre a térben és időben, de nem diszkrét, hanem kontinuum egységet teremt a természet struktúrájában.

Two parameters control the dynamics of these maps: a chaoticity factor and the strenght of connections among their elements. Két paraméter szabályozza ezeknek a térképeknek a dinamikáját: egy kaotizáló faktor és a kapcsolatok szilárdsága a térkép elemei között.

The study of dynamically varying the connections among the elements in a GCM was done by Ito and Kaneko [14, 13]. A dinamikus változók tanulmányozását amelyek az elemek közötti dinamikus kapcsolatokat jellemzik a GCM-ben Ito és Kaneko végezte el.

The model is described by the set of equations in (1). A modellt leírják a következő egyenletek:

The first equation correspond to a GCM, where f represents a chaotic map; (1c) updates each unit’s connections coming from other units in the network; and (1d) specifies the hebbian rule governing the relationship between all units. Az első egyenlet összhangban van a GCM-el, ahol f reprezentálja a kaotikus térképet (1c) frissíti az összes többi részegységehez fűződő kapcsolatokat a hálózatban változás esetén; és (1d) adja meg a hebb szabályt irányító viszonyokat a részegységek között.

The classic version of the logistic map (1b) is used as transfer function in all experiments. A klasszikus verziója a logisztikus térképnek (1b) minden kutatás szerint a transzfer függvényt használja.

In (1c), ? represents the degree of plasticity of the connections and ranges from 0 to 1. Az (1c)-ben ? reprezentálja a kapcsolatok plaszticitásának fokozatait és rangsorolásukat 0-tól 1-ig.

Weights wij in (1c) refer to the influence from unit j going into unit i. (1c)-ben wij a súlyokat reprezentálja utalva a hatásra, amit j részegység gyakorol az i részegységre.

All self-connections were set to 0; and the initial condition for all remaining connections are equal to 1/(N - 1), N being the number of chaotic units. Az önálló kapcsolatok száma 0 volt és a kezdeti feltételek között az egyéb kapcsolatok száma 1/(N - 1), ahol N a kaotikus egységek száma.

A copy of the iCub’s head, the humanoid platform of the Robotcub’s project [25], was used in previous experiments. Az elektronikus kölyök fejének egy példánya a robotkölyök projekt humanoid platformja volt, és a korábbi tapasztalatokat használta fel továbbfejlődéséhez.

The head has six degrees of freedom: yaw pitch and roll for the neck, a single pitch motion for both eyes and independent yaw motors for each eye. A fejnek hat fokozata van az önállóság felé: forgópályán haladva és dülöngélve haladva a nyak körül, egyenes pályán mozgás mindkét szemmel előre figyelve úgy, hogy mindegyik szemük a forgó motoroktól függ.

Each eye has a camera that provides two quantities: the position of the target in vertical and horizontal directions. Az összes szem tartalmaz egy kamerát, amelyek biztosítanak két mennyiségi tényezőt: a cél pozícióját vertikális és horizontális irányokban.

These values modify the position of each motor; thus generating a coupled chaotic system with 6 logistic maps, Fig. 1. Ezek az értékek módosítják az összes motor pozícióit, így egy összekapcsolt kaotikus rendszert generálnak 6 logisztikus térképpel 1. ábra.

Fig. 1. iCub’s sensorimotor diagram, 5dof actuation. 1. ábra az elektronikus kölyök szenzomotoros diagrammja a működtetés 5. szintjén.

Results Eredmények

The development of weak and strong connections among the chaotic units depend on the level of interaction they have through time, Fig. 2. A gyenge és erős kapcsolatok fejlődése a kaotikus részegységek között függ az interakció szintjétől előrehaladva az időben.

Even though all connections start with the same value, the system takes only a few time steps to separate in groups of strong and weak connections. Annak ellenére, hogy minden kapcsolat ugyanazzal az értékkel indul a rendszernek csak kevés lépés kell, hogy elkülönítse a csoportban a gyenge és erős kapcsolatokat.

A very interesting observation from this plot is that after approximately 500 steps, the connections arriving to any unit oscillate around the middle of the permitted strength. Nagyon érdekes megfigyelés erről a jelenségről, hogy körülbelül 500 lépés kell ahhoz, hogy a kapcsolatban lévő összes részegység elkezdjen oszcillálni a megengedett aktivitás középértéke körül.

Extreme cases are with pitch units in each eye LP and RP which develop a very strong influence from the pitch motion of the neck NP but a zero influence from one to another. Extrém eseteknek számítanak a felemelkedő egységek minden szemben, így az LP és az RP, amelyek egy erős hatás által fejlődnek, amely a nyak felemelkedő mozgásából származik, viszont semmi hatás nem éri más tényezők által.

Yaw units develop a more balanced influence in their network, oscillating always around 0.5. A forgó részegységek a nagyobb egyensúlyi hatás irányába fejlődtek saját hálózatukban mindig 0,5 körül oszcillálva.

At time step 3500 the system has entered in an almost fully developed state where its internal connections vary very little. A 3500. lépésnél a rendszer befejezte működését a már teljesen kifejlett állapotban ahol a belső kapcsolatainak változása nagyon kicsi.

In the end, each unit is influenced by no more than two other units within the whole network, Fig. 2. A végén mindegyik részegységre hatással volt nem több, mint 2 másik részegység az egész hálózaton belül 2. ábra.

As expected, two independent sub networks emerge after approximately 20 seconds. Ahogy az várható volt két független alhálózat bukkant fel 20 másodperc alatt.

In one side all chaotic units fed by yaw motions strengthen their connections while weakening those toward and from ‘pitch’ units; and the same happens with those units fed by pitch motions when compared to ‘yaw’ units. Az egyik oldalon minden kaotikus egység esetében a forgó mozgások erősítik a kapcsolatokat, míg a gyengítő hatások az emelkedő egységekből származnak, és ugyanez történik azokkal az egységekkel, amelyek az emelkedő mozgásokból táplálkoznak, ha összehasonlítjuk őket a forgó egységekkel.

Discussion Tárgyalás

Modern and classical control theories have been the two frameworks applied for controlling any kind of autonomous system. A modern és a klasszikus szabályozáselmélet két megszorítással alkalmazta a szabályozást bármilyen autonóm rendszerben.

They have proved to be very accurate and efficient inside industrial environments where machine and environment can be modeled precisely since they work within fixed spaces. Mindig biztosította a nagyon pontos és hatékony tevékenységet az indusztriális környezeten belül ahol a gép és a környezet precízen tudja modellezni a munkát a stabillá tett tereken belül.

Even though mobile and specially humanoid robotics are pushing us to reconsider the usefulness of this approach in dynamic an unpredictable environments, several state-of-the-art platforms keep using the traditional tools of control theory. Annak ellenére, hogy a specializált mobil humanoid robotok hajtanak minket arra felé, hogy felülvizsgáljuk a hasznosságát ennek a megközelítésnek a dinamikus és kiszámíthatatlan környezetben a különböző korszerű platformokon, amelyek a szabályozáselmélet tradicionális eszközeit használják.

Albeit the exponential growth of computational power has helped to deal with the expensive treatment of inverse kinematics/dynamics and environment modeling of these systems, they fail every time they find a situation that demands fast reactions or motions that were not coded by the programmer. Habár a számítási kapacitás exponenciális növekedése segít foglalkozni az inverz kinematikus és dinamikus környezet drága kezelésével modellezve ezeket a rendszereket és ezek minden alkalommal találnak egy helyzetet ahol az igények gyors reakciót kívánnak, vagy a szükséges mozgást nem kódolta le a programozó.

A dynamic, flexible and autonomous cognitive architecture is needed today more than ever to get a better understanding of human nature. Egy dinamikus, rugalmas és önálló kognitív architektúra ma már jobban szükségeltetik, mint valaha az emberi természet megértéséhez.

A system based on nonlinear dynamical systems theory would be of great importance for the study of areas such as epilepsy [12, 29], developmental psychology [31, 1, 30], psychotherapy [24, 23], motor control [9, 5, 11], neurosciences [8, 26, 32], and many others. Egy rendszer szolgál alapjául a nemlineáris dinamikai rendszerek elméletének, amely olyan fontos területek tanulmányozását kívánja elősegíteni, mint az epilepszia, a fejlődéspszichológia, a pszichoterápia, a motorikus szabályozás, az idegtudományok, és sok egyéb más terület.

At the same time, a cognitive architecture like the one proposed here will be of great use for, but mainly will try to integrate several areas of scientific research like human-robot interaction, imitation, motor control, computer vision, and machine learning. A jelenleg tervek alapján azt mondhatjuk, hogy a kognitív architektúrnak nagy hasznát fogja venni a tudomány különösen akkor, ha megpróbálunk általa integrálni különböző területeket a tudományos kutatásban, így az ember és robot interakciót, az utánzást, a motorikus szabályozást, a számítógépes látást és a gépi tanulást.

Each one of them has demonstrated to be a complex subject and integrating them will be a challenge on its own. Mindegyikük demonstrált egy komplex témát, majd integrálta őket kihívásként saját magának.