Лекция: Определение проблемной среды

В приведенном выше исследовании рациональности Простого агента-студента нам пришлось определить показатели производительности, среду, а также исполнительные механизмы и датчики агента. Сгруппируем описание всех этих факторов под заголов­ком проблемная среда, сокращенно обозначенное как ~ PEAS (Performance, Environment, Actuators, Sensors — производительность, среда, исполнительные механизмы, датчики). Пер­вый этап проектирования любого агента всегда должен состоять в определении проблемной среды с наибольшей возможной полнотой. Пример, в котором рассматривался мир отстающего студента, был несложным; теперь рассмотрим более сложную проблему — создание автоматизированного водителя такси.

Хотим сразу же отметить, что задача создания полностью автоматизированного водителя такси в настоящее время все еще выходит за пределы возможностей существующей технологии. С состоянием дел в этой области можно также ознакомиться по трудам конференций, посвященных интеллектуальным транспортным системам, в названиях которых есть слова Iпteligeпt Traпsportatioп Systeтs. Полное решение проблемы вождения автомо­биля является чрезвычайно трудоемким, поскольку нет предела появлению все но­вых и новых комбинаций обстоятельств, которые могут возникать в процессе вож­дения; это еще одна из причин, по которой мы выбрали данную проблему для обсуждения.­ В табл. 9.2 приведено итоговое описание PEAS для проблемной среды вождения такси.

 

Таблица 9.2. Описание PEAS проблемной среды для автоматизированного водителя такси.

Тип агента Показатели произво- дительности   Среда   Исполнительные механизмы   Датчики
  Водитель такси   Безопасная, быстрая, комфоprная езда в рамках правил дорожного движения, максимизация прибыли Дороги, другие транспортные средства, пешеходы, кли­енты Рулевое управление, акселератор, тормоз, световые сигналы, клаксон, дисплей   Видеокамеры, ультра­звуковой дальномер, спидометр, глобальная система навигации и определения положе­ния, одометр, акселе­рометр, датчики двигателя, клавиатура

 

Прежде всего необходимо определить показатели производительности, которыми

мы могли бы стимулировать деятельность нашего автоматизированного водителя.

К желаемым качествам относится успешное достижение нужного места назначения;

минимизация потребления топлива, износа и старения; минимизация продолжи­- тельности и/или стоимости поездки; минимизация количества нарушений правил

дорожного движения и помех другим водителям; максимизация безопасности и

комфорта пассажиров; максимизация прибыли. Безусловно, что некоторые из этих

целей конфликтуют, поэтому должны рассматриваться возможные компромиссы.

Затем рассмотрим, в чем состоит среда вождения, в которой действует такси. Лю­бому водителю такси приходится иметь дело с самыми различными дорогами, начи­ная с проселков и узких городских переулков и заканчивая автострадами с двенадца­тью полосами движения. На дороге встречаются другие транспортные средства, бес­призорные животные, пешеходы, рабочие, производящие дорожные работы, поли­цейские автомобили, лужи и выбоины. Водителю такси приходится также иметь де­ло с потенциальными и действительными пассажирами. Кроме того, имеется еще несколько важных дополнительных факторов. Таксисту может выпасть участь рабо­тать в Южной Калифорнии, где редко возникает такая проблема, как снег, или на Аляске, где снега на дорогах не бывает очень редко. Может оказаться, что водителю всю жизнь придется ездить по правой стороне или от него может потребоваться, чтобы он сумел достаточно успешно приспособиться к езде по левой стороне во вре­мя пребывания в Британии или в Японии. Безусловно, чем более ограниченной яв­ляется среда, тем проще задача проектирования.

Исполнительные механизмы, имеющиеся в автоматизированном такси, должны быть в большей или меньшей степени такими же, как и те, которые находятся в распоряжении водителя-человека: средства управления двигателем с помощью ак­селератора и средства управления вождением с помощью руля и тормозов. Кроме того, для него могут потребоваться средства вывода на экран дисплея или синтеза речи для передачи ответных сообщений пассажирам и, возможно, определенные способы общения с водителями других транспортных средств, иногда вежливого, а иногда и не совсем.

Для достижения своих целей в данной среде вождения таксисту необходимо будет знать, где он находится, кто еще едет по этой дороге и с какой скоростью движется он сам. Поэтому в число его основных датчиков должны входить одна или несколько управляемых телевизионных камер, спидометр и одометр. Для правильного управ­ления автомобилем, особенно на поворотах, в нем должен быть предусмотрен аксе­лерометр; водителю потребуется также знать механическое состояние автомобиля, поэтому для него будет нужен обычный набор датчиков для двигателя и электриче­ской системы. Автоматизированный водитель может также иметь приборы, недос­тупные для среднего водителя-человека: спутниковую глобальную систему навига­ции и определения положения (Global Positioning System — GPS) для получения точной информации о местонахождении по отношению к электронной карте, а так­же инфракрасные или ультразвуковые датчики для измерения расстояний до других автомобилей и препятствий. Наконец, ему потребуется клавиатура или микрофон для пассажиров, чтобы они могли указать место своего назначения.

В табл. 9.3 кратко перечислены основные элементы PEAS для целого ряда других типов агентов, работающих, как в реальных, так и в искусственных средах. В действительности суть состоит не в различиях между «реальными» и «искусственными» вариантами среды, а в том, какова сложность связей между поведением агента, последовательностью актов восприятия, вырабатываемой этой средой, и показателями производительности. Некоторые «реальные» варианты среды фактически являются чрезвычайно просты­ми. Например, для робота, предназначенного для контроля деталей, проходящих мимо него на ленточном конвейере, может использоваться целый ряд упрощающих допущений, например, что освещение всегда включено, что единственными предметами на ленте конвейера являются детали того типа, который ему известен, и что существуют только два действия (принять изделие или забраковать его).

В отличие от этого некоторые программные агенты (называемые также

программными роботами или софтботами) существуют в сложных, неограничен­-

ных проблемных областях. Представьте себе программный робот, предназначенный

для управления тренажером, имитирующим крупный пассажирский самолет. Этот

тренажер представляет собой очень детально промоделированную, сложную среду, в

которой имитируются движения других самолетов и работа наземных служб, а

программный агент должен выбирать в реальном времени наиболее целесообразные

действия из широкого диапазона действий. Еще одним примером может служить

программный робот, предназначенный для просмотра источников новостей в

Internet и показа клиентам интересующих их сообщений. Для успешной работы ему

требуются определенные способности к обработке текста на естественном языке, он

должен в процессе обучения определять, что интересует каждого заказчика, а также

должен уметь изменять свои планы динамически, допустим, когда соединение с

каким-либо из источников новостей закрывается или в оперативный режим переходит

новый источник новостей. Internet представляет собой среду, которая по своей

сложности соперничает с физическим миром, а в число обитателей этой сети входит

много искусственных агентов.

 

Таблица 9.3. Примеры типов агентов и их описаний PEAS.

Пациент, больни­ца, персонал
Исполнительныемеханнзмы Вывод вопросов, тестов, диагно­зов, рекоменда­ций, направле­ний
Вывод на дис­плей результатовклассификацииопределенногофрагмента изо­бражения Шарнирный ма­нипулятор и за­ хват
Клапаны, насо­сы, нагреватели, дисплеи
Вывод на дис­плей упражне­ний, рекоменда­ций, исправ­ лений
Датчики
Ввод с клавиату­ры симптомов, результатов ла­бораторных ис­следований, от­ветов пациента Массивы пиксе­ лов с данными оцвете
Видеокамера, датчики углов пОворота шарниров Температура, давление, датчи­ки химическогосостава Ввод с клавиатуры
  Тип агента Показатели произ- воднтельности   Среда   Исполнительные механизмы   Датчики
Медицинская диaгностическая система Успешное изле­чение пациента. Минимизация затрат, отсутствие поводов для судебных тяжб Пациент, больни­ца, персонал Вывод вопросов, тестов, диагно­зов, рекоменда­ций, направле­ний Ввод с клавиату­ры симптомов, результатов ла­бораторных ис­следований, от­ветов пациента
Система анализа изображений, по­лученных со спут­ника Правильная классификация изображения Канал передачи данных от орби­тального спутника Вывод на дис­плей результатов классификации определенного фрагмента изо­бражения Массивы пикселов с данными о цвете
Робот-сорти­ровщик деталей Процентные по­казатели безоши­бочной сорти­ровки по лоткам Ленточный кон­вейер с движущи­мися н: а нем дета­лями; лотки Шарнирный ма­нипулятор и за­хват Видеокамера, датчики углов поворота шарниров
Контроллер очи­стительной уста­новки Максимизация степени очистки, продуктивности, безопасности Очистительная установка, опера­торы Клапаны, насо­сы, нагреватели, дисплеи Температура, давление, датчи­ки химического состава
Интерактивная программа обуче­ния английскому языку Максимизация оценок студентов на экзаменах Множество сту­дентов, экзамена­ционное агентство Вывод на дис­плей упражне­ний, рекоменда­ций, исправ­ лений Ввод с клавиатуры
Рулевое управление, акселератор, тормоз, световые сигналы, клаксон, дисплей
Пациент, больни­ца, персонал
Исполнительныемеханнзмы Вывод вопросов, тестов, диагно­зов, рекоменда­ций, направле­ний
Вывод на дис­плей результатовклассификацииопределенногофрагмента изо­бражения Шарнирный ма­нипулятор и за­ хват
Клапаны, насо­сы, нагреватели, дисплеи
Вывод на дис­плей упражне­ний, рекоменда­ций, исправ­ лений
Датчики
Ввод с клавиату­ры симптомов, результатов ла­бораторных ис­следований, от­ветов пациента Массивы пиксе­ лов с данными оцвете
Видеокамера, датчики углов пОворота шарниров Температура, давление, датчи­ки химическогосостава Ввод с клавиатуры
еще рефераты
Еще работы по информатике