مسئله کوله پشتی قسمت 1

آموزش های عمومی هوش مصنوعی

مسئله کوله پشتی که با عنوان‌های Knapsack یا Rucksack مطرح می‌شود، مسئله‌ای در بهینه‌سازی ترکیبیاتی است. فرض کنید مجموعه‌ای از اشیا، که هر کدام داری وزن و ارزش خاصی هستند در اختیار دارید. به هر شی تعدادی را تخصیص دهید به‌طوری‌که وزن اشیا انتخاب شده کوچکتر یا مساوی حدی از پیش تعیین شده، و ارزش آن‌ها بیشینه شود. علت نامگذاری این مسئله، جهانگردی است که کوله پشتی ای با اندازهٔ محدود دارد و باید آن را با مفیدترین صورت ممکن از اشیا پر کند.

معمولاً در تخصیص منابع با محدودیت‌های مالی، با این مسئله روبرو هستیم. همچنین مسائلی از این قبیل در ترکیبیات، نظریه پیچیدگی محاسباتی،رمزنگاری و ریاضیات کاربردی به چشم می‌خورد.

نسخهٔ مسئله تصمیم برای مسئلهٔ کوله پشتی، این سؤال است: “آیا ارزش V با انتخاب اشیایی با مجموع وزن کمتر یا مساوی W، قابل دستیابی است؟”

نمونه‌ای از مسئلهٔ کوله پشتی یک بعدی: چه جعبه‌هایی باید انتخاب شوند تا مقدار پول بیشینه شود اما وزن جعبه‌های مذکور بیشتر از ۱۵ کیلوگرم نشود؟ یک مسئله چند محدودیتی، می‌تواند هم وزن و هم حجم جعبه‌ها را در نظر بگیرد. مدل‌سازی اندازه و شکل جعبه‌ها، یک مسئله بسته‌بندی است.
(راه حل: اگر هر تعداد دلخواهی از جعبه‌ها در دسترس باشد، ۳ جعبهٔ زرد و ۳ جعبهٔ خاکستری پاسخ‌اند. اما اگر مطابق شکل باشد، یعنی از هر جعبه فقط یکی داشته باشیم، تمامی جعبه‌ها به جز جعبهٔ سبز را انتخاب می‌کنیم)

تعریف

مسئله کوله پشتی چیست؟ فرض کنید که جهانگردی می‌خواهدکوله پشتی خود را با انتخاب حالتهای ممکن از بین وسائل گوناگونی که بیشترین راحتی را برایش فراهم می‌سازند پر کند. این مسئله می‌تواند با شماره‌گذاری این وسائل از ۱ تا n و تعریف برداری از متغیرهای دودویی(Binary) (j = ۱٬۲,۳…n) به صورت ریاضی فرمول بندی شود. به این معنی که: اگر شیء j ام انتخاب شود در غیر اینصورت وقتی میزان راحتی باشد که وسیله j ا م فراهم می‌آورد و وزن آن و c اندازه کوله پشتی باشد. مسئله ما انتخاب برداری از بین بردارهای دودویی x است، که محدودیت را برآورده کند. بطوری‌که تابع هدف ماکزیمم مقدار خود را بگیرد به عنوان نمونه‌ای از مسائلی که می‌توانند به صورت مسئله کوله پشتی فرمول بندی شوند، مسئله زیر را در نظر بگیرید: فرض کنید که شما مایل به سرمایه‌گذاری همه یا قسمتی ازسرمایه‌تان باشید. اگر مبلغی که برای سرمایه‌گذاری در نظر گرفتید c دلار باشد و n مورد برای سرمایه‌گذاری ممکن باشد، اجازه دهیدکه سود حاصل از سرمایه‌گذاری j ام و مقدار دلارهایی باشد که آن سرمایه‌گذاری لازم دارد. بدین ترتیب جواب بهینه مسئله کوله پشتی که تعریف کردیم به ما این امکان را می دهدکه بهترین حالت ممکن را از بین حالتهای مختلف سرمایه‌گذاری انتخاب کنیم. در این رابطه باید روشی برای حل این مسئله پیدا کرد. یک روش ابتدایی که در نگاه اول توجه ما را به خود جلب می‌کند، عبارت از برنامه‌نویسی برای کامپیوتر به منظور امتحان کردن تمامی بردارهای دودویی ممکن x است، تا از بین بردارهایی که محدودیت مسئله را ارضاء می‌کنند بهترین را انتخاب کند. متأسفانه تعداد چنین بردارهایی است. بطوری‌که یک کامپیوتر فرضی که می‌تواند یک بیلیون بردار را در یک ثانیه امتحان کند؛ برای n = ۶۰ بیش از ۳۰ سال وقت لازم دارد و بیش از ۶۰ سال برای n = ۶۱ و ده‌ها قرن برای n = ۶۵ والی آخر. با این وجود، با استفاده از الگوریتمهایی خاص می‌توان در بسیاری موارد مسئله‌ای با n = ۱۰۰ ۰۰۰ را در عرض چند ثانیه روی یک کامپیوتر کوچک حل کرد __________________

فرض کنید $n$ جسم داریم که از $1$ تا $n$ شماره‌گذاری شده‌اند. جسم $i$ ام ارزشی معادل $v_{i}$ و وزنی برابر با $w_i$ دارد. معمولاً فرض می‌شود که وزن‌ها و ارزش‌ها نامنفی‌اند. برای ساده‌تر شدن نمایش، بدون کم شدن از کلیت مسئله می‌توان فرض کرد اشیا به ترتیب صعودی بر حسب وزنشان مرتب شده‌اند. بیشترین وزنی که می‌توان در کوله پشتی حمل کرد، $W$ است.

معروف‌ترین نوع از این مسئله، مسئلهٔ کوله پشتی ۰ و ۱ است. یعنی تعداد از هر شی، یا ۰ است (آن شی را انتخاب نمی‌کنیم) یا ۱ (آن شی انتخاب می‌شود). مسئلهٔ کوله پشتی ۰ و ۱ را می‌توان به این صورت، به زبان ریاضی بیان کرد:

مقدار $\qquad \sum _{i=1}^{n}v_{i}x_{i}$ را بیشینه کنید.
به‌طوری‌که $\qquad \sum _{i=1}^{n}w_{i}x_{i}\leqslant W,\quad x_{i}\in \{0,1\}$

مسئلهٔ کوله پشتی کران دار، نسخهٔ دیگری از این سؤال است که در آن تعداد اشیا ( $x_i$ ) عددی صحیح و نامنفی و حد اکثر برابر با $c_{i}$ است. به بیان ریاضی:

مقدار $\qquad \sum _{i=1}^{n}v_{i}x_{i}$ را بیشینه کنید.
به‌طوری که $\qquad \sum _{i=1}^{n}w_{i}x_{i}\leqslant W,\quad x_{i}\in \{0,1,\ldots ,c_{i}\}$

مسئلهٔ کوله پشتی بیکران (UKP)، هیچ محدودیتی روی تعداد اشیا قائل نمی‌شود. یعنی از هر شی، به هر تعداد دلخواهی می‌توان انتخاب کرد. نسخه‌ای ازین سؤال که بیش از همه مورد توجه قرار می‌گیرد، دارای ویژگی‌های زیر است:

یک مسئله تصمیم است.
مسئله ۰ و ۱ است.
برای هر شی، وزن و ارزش آن برابرند. یعنی $w_{i}=v_{i}$ .

دقت کنید که در این مورد خاص، این مسئله هم ارز است با: ” مجموعه‌ای از اعداد صحیح نا منفی داده شده‌است. آیا زیر مجموعه‌ای از آن وجود دارد که جمع اعضایش دقیقاً $W$ شود؟” و چنانچه وزن‌های منفی هم قابل قبول باشند، و $W$ برابر با $0$ در نظر گرفته شود، مسئله عبارت است از: ” مجموعه‌ای از اعداد صحیح داده شده‌است. آیا زیر مجموعه‌ای غیر تهی از آن هست که جمع اعضایش $0$ شود؟” این مسئله خاص، مسئله جمع زیرمجموعه‌ها نامیده می‌شود. در رمزنگاری، هر گاه از مسئله کوله پشتی نام برده می‌شود، منظور مسئله جمع زیرمجموعه‌ها است.

چنانچه چند کوله پشتی داشته باشیم، مسئله تبدیل به سؤال bin packing می‌شود.

پیچیدگی محاسباتی

از دید علوم کامپیوتر، مسئلهٔ کوله پشتی شایان توجه است زیرا:

الگوریتمی با زمان اجرای شبه چندجمله‌ای با استفاده از برنامه‌نویسی پویا دارد.
الگوریتمی تقریبی با زمان چندجمله‌ای دارد که از الگوریتم‌های با زمان شبه چندجمله‌ای به عنوان یک زیر-برنامه استفاده می‌کند.
حل دقیق این سؤال، مسئله‌ای از نوع NP-complete است؛ بنابراین پیش‌بینی شده که راه حلی که هم درست و هم سریع باشد (با زمان اجرای چندجمله‌ای) برای هر ورودی دلخواه، ندارد.

مسئله جمع زیر مجموعه‌ها که نسخه‌ای از مسئلهٔ کلی کوله پشتی است، به عنوان یکی از 21 مسئلهٔ NP-کاملِ Karp مطرح است.

تلاش‌هایی برای استفاده از مسئلهٔ جمع زیر مجموعه‌ها به عنوان اصل در سیستم‌های رمزنگاری کلید عمومی، مانند سیستم رمزنگاری کوله پشتی مرکل-هلمن انجام شد. در این روش‌ها، معمولاً ازگروه‌هایی به جز اعداد صحیح استفاده می‌شد. Merkle-Hellman و الگوریتم‌های مشابه دیگر بعداً با شکست روبرو شدند، زیرا مسائل خاصی که تولید می‌کردند در زمان چندجمله‌ای قابل حل بودند.

در خیلی از تحقیقات سعی می‌شود به این سؤال پاسخ داده شود که نمونه‌های سخت مسئلهٔ کوله پشتی چه هستند؟ یا از دید دیگر، چه ویژگی‌هایی از مثال‌های مسئلهٔ کوله پشتی، باعث می‌شود در زمانی معقولتر نسبت به آنچه در صورت کلی NP-completeِ سؤال مطرح است، حل شوند. . الگوریتم‌های زیادی بر پایه ی: برنامه‌نویسی پویا، روش تقسیم و حد، یا ترکیبی از هر دو روش برای این مسئله وجود دارند.

راه حل برنامه‌نویسی پویا

مسئلهٔ کوله پشتی بیکران

اگر تمام وزن‌ها ( $w_{1},\ldots ,w_{n},W$ ) اعداد صحیح نامنفی باشند، مسئلهٔ کوله پشتی در زمانی شبه چندجمله‌ای با استفاده از برنامه‌نویسی پویا قابل حل است.

برای سادگی فرض کنید تمام وزن‌ها اکیداً مثبت اند ( $w_{i}>0$ ). می‌خواهیم جمع ارزش کالاهای انتخاب شده را بیشینه کنیم با این فرض که مجموع وزن آن‌ها حداکثر $W$ شود. حال برای هر $w<W$ ، مقدار $m[w]$ را بیشترین ارزش قابل دستیابی تعریف کنید به‌طوری‌که جمع وزن اشیا انتخاب شده حد اکثر $w$ شود. بدیهی است که $m[W]$ پاسخ مورد نظر است.

دقت کنید که $m[w]$ ویژگی‌های زیر را دارد:

$m[0]=0\,\!$ (جمع اعضای مجموعهٔ تهی ۰ است)
$m[w]=\max _{w_{i}\leq w}(v_{i}+m[w-w_{i}])$ که $v_{i}$ ارزش شی i ام است.

بیشترین ارزش قابل دستیابی از مجموعهٔ تهی، ۰ است. برای محاسبهٔ هر کدام از $m[w]$ ‌ها، باید $n$ شی را بررسی کرد. همچنین آرایهٔ $W$ ، $m$ عنصر دارد. بنابراین زمان اجرای این الگوریتم $O(nW)$ است. بدیهی است با تقسیم کردن $w_{1},\,w_{2},\,\ldots ,\,w_{n},\,W$ بر بزرگترین مقسوم علیه مشترک شان، می‌توان زمان اجرای الگوریتم را بهینه کرد.

پیچیدگی زمانی $O(nW)$ تناقضی با NP-complete بودن مسئلهٔ کوله پشتی ندارد. زیرا $W$ برخلاف $n$ ، برحسب ورودی چندجمله‌ای نیست. طول $W$ ِ ورودی، متناسب با تعداد بیت‌های لازم برای نمایش $W$ ، یعنی $\log W$ است، نه خود $W$ .

مسئلهٔ کوله پشتی ۰ و ۱

روش مشابهی با استفاده از برنامه‌سازی پویا برای حل مسئله کوله پشتی ۰ و ۱ با پیچیدگی زمانی شبه چندجمله‌ای وجود دارد. مانند بالا، فرض کنید $w_{1},\,w_{2},\,\ldots ,\,w_{n},\,W$ ‌ها اعداد صحیح اکیداً مثبتی هستند. $m[i,w]$ را بیشترین ارزش قابل دستیابی، با استفاده از اشیای ۱ تا $i$ با حد اکثر وزن $w$ تعریف کنید.

$m[i,w]$ را می‌توان به‌طور بازگشتی، مطابق زیر تعریف کرد:

$m[0,\,w]=0$
$m[i,\,0]=0$
$m[i,\,w]=m[i-1,\,w]$ اگر $w_{i}>w\,\!$
$m[i,\,w]=\max(m[i-1,\,w],\,m[i-1,w-w_{i}]+v_{i})$ اگر $w_{i}\leqslant w$ .

پاسخ با محاسبهٔ $m[n,W]$ بدست می‌آید. برای کارآمد شدن راه حل، می‌توان از جدولی برای نگهداری نتایج محاسبات قبلی استفاده کرد؛ بنابراین پیچیدگی زمانی آن $O(nW)$ و حافظه $O(nW)$ خواهد شد. همچنین می‌توان حجم حافظه را به $O(W)$ کاهش داد. به این ترتیب که آرایهٔ یک بعدی $m[w]$ ، ارزش بهینه تا کنون را نشان می‌دهد. از $i=1$ شروع کرده، آرایه را پر می‌کنیم. سپس با حرکت بر روی $i$ ، مقدار $m[w]$ را با افزدون یک شی جدید به انتخاب‌ها، به روز آوری می‌کنیم.

الگوریتم دیگری برای مسئله کوله پشتی ۰ و ۱، در سال ۱۹۷۴ ارائه شد که گاهی «رویارویی در میانه» نیز نامیده می‌شود. این الگوریتم نسبت به تعداد اشیا نمایی است. (این اسم، از الگوریتمی مشابه در رمزنگاری نشات گرفته‌است). هنگامی که $W$ نسبت به $n$ بسیار بزرگتر باشد (یعنی $W$ از $2^n$ هم بزرگتر باشد)، این الگوریتم نسبت به روش پویا از نظر زمانی بهینه تر است. برای مثال فرض کنید $w_i$ ‌ها نامنفی باشند، اما صحیح نباشند. در اینجا نیز می‌توان از روش پویا استفاده کرد: اگر عددها $d$ رقم بعد از اعشار داشته باشند، کافی است آن‌ها را در $10^{d}$ ضرب و سپس رند کرد (با استفاده از محاسبات ممیز ثابت). روش پویا با این تغییرات، از مرتبهٔ زمانی $O(nW*10^{d})$ و حافظهٔ $O(W*10^{d})$ خواهد بود.

الگوریتم «رویارویی در میانه» به صورت زیر است:

مجموعهٔ ${1,2,\ldots ,n}$ را به دو مجموعهٔ $A$ و $B$ با اندازهٔ نسبتاً برابر تقسیم کنید.
ارزش‌ها و وزن‌های هر زیر مجموعه از هریک از $A$ و $B$ را بدست آورید.
برای هر زیرمجموعه از $A$ ، بهترین مکمل $B$ را از زیر مجموعه‌هایش انتخاب کنید: به عبارتی زیر مجموعه‌ای از $B$ با بیشترین جمع ارزش کالاها، به نحوی که جمع وزن‌های دو زیر مجموعه، از $W$ بیشتر نشود. بیشترین ارزش بدست آمده را ذخیره کنید.

این الگوریتم از مرتبهٔ حافظهٔ $O(2^{n/2})$ است و با پیاده‌سازی بهینه گام ۳، از مرتبهٔ زمانی $O(n*2^{n/2})$ می‌شود. (برای مثال با مرتب کردن زیرمجموعه‌های $B$ بر حسب وزن، چشم پوشی از زیر مجموعه‌هایی از $B$ که وزنی بیشتر از سایر زیر مجموعه‌ها با ارزش بزرگتر/مساوی دارند و استفاده از جستجوی دودویی برای یافتن بهترین تطابق). مانند روش رویارویی در میانه در رمز نگاری، استفاده از این الگوریتم با هزینه کردن حافظه (مرتبهٔ نمایی به جای مقدار ثابت) باعث بهینه شدن زمان اجرا می‌شود. می‌دانیم چنانچه بخواهیم تمام زیر مجموعه‌های {1…n} را به روش brute force بررسی کنیم، مرتبهٔ زمانی $O(n*2^{n})$ خواهد شد اما با این الگوریتم آن را بهینه کردیم.

الگوریتم تقریبی حریصانه

George Dantzig الگوریتمی تقریبی از نوع حریصانه برای حل مسئله کوله پشتی بیکران ارائه داد.

به این ترتیب که اشیا را به ترتیب نزولی بر حسب ارزش به واحد وزن مرتب می‌کند ( $v_{i}/w_{i}$ ) سپس از شی شماره ۱ شروع می‌کند. بیشترین تعداد ممکن از آن را در کوله پشتی قرار می‌دهد، تا زمانی که دیگر جای خالی ای برای آن نوع باقی نماند. آنگاه سراغ شی بعدی می‌رود. (دقت کنید که در این نسخه از سؤال، محدودیتی برای تعداد اشیا نداریم) اگر $m$ بیشینه ارزش اشیایی باشد که در کوله پشتی جا می‌شوند، این الگوریتم حداقل به مقدار $m/2$ دست می‌یابد. اما اگر تعداد مجاز از هر شی محدود باشد، ممکن است خروجی این الگوریتم از پاسخ بهینه بسیار دور باشد.

مسئله کوله پشتی قسمت 1
مسئله کوله پشتی قسمت 2

دسامبر 11, 2019/توسط daliri

سیستم استنتاج فازی چیست؟ قسمت 2

آموزش های عمومی هوش مصنوعی

سیستم استنتاج فازی (Fuzzy Inference Systems (FIS

قوانین اگر- سپس Fuzzy از فرم IF A THEN B هستند که A و B علامت مجموعه های فازی هستند.

ممداني، سوگنو، لارسن و تاكاگی

ممداني: متغييرهاي ورودي در اين روش فازي و خروجي هم فازي مي‌باشد.

سوگنو: مانند ممداني ولي ورودي ها فازي ولي خروجي مي‌تواند فازي نباشد.

تاكاگي: مانند ممداني ولي در خروجي از ميانگين وزني استفاده مي‌شود.

لارسن: تفاوت مهم آن با روش‌هاي قبلي در متغييرهاي ورودي هستند كه مي‌تواند هم فازي و هم غير فازي باشد.

انواع سیستم های استنتاج فازی (1) (ممدانی)

سیستم های فازی خالص

انواع سیستم های استنتاج فازی (2)

سیستم های فازی تاکاگی – سوگنو و کانگ (TSK)
یک میانگین وزنی از مقادیر بخش هاي آنگاه قواعد می باشد.
قسمت مقدم قواعد، فازی اما قسمت نتیجه، غیرفازی و ترکیبی خطی از متغیرهای ورودی است.

Sugeno model

Assume that the fuzzy inference system has two inputs x and y and one output z.

A first-order Sugeno fuzzy model has rules as the following:

Rule1:

If x1 is A11 and x2 is A21, then y = p1x1 + q1x2 + r1

Rule2:

If x1 is A12 and x2 is A22, then y = p2x1 + q2x2 + r2

مدل Sugeno

تکنیک های استنتاج فازی

گریزی بر شبکه های عصبی

شبکه های عصبی یک مدل محاسباتی از عملیاتی است که در مغز انسان صورت می گیرد . شبکه های عصبی از تعدادی گره تشکیل شده است که توسط ارتباطاتی به هم متصل می باشند.

هر ارتباط یک وزن عددی مختص به خود دارد.

وزن ها ابزار اصلی ذخیره سازی طولانی مدت هستند.
شبکه های عصبی می توانند وزن ها را به منظور بهبود عملکرد یک کار خاص، تنظیم نمایند.
یک گره از چندین ورودی از سایر گره ها و از چندین خروجی و از یک تابع غیر خطی (تابع فعال) تشکیل شده است.
شبکه های عصبی به دو گروه Feed forward و Feedback تقسیم بندی می شوند.

دو نوع الگوریتم یادگیری در شبکه های عصبی

Supervised
Unsupervised

شبکه پرسپترون چند لایه و الگوریتم یادگیری آن

شبکه پرسپترون چند لایه و الگوریتم یادگیری آن

الگوریتم یادگیری Error Back propagation
ارزیابی تغییرات وزن

سیستم های فازی و شبکه های عصبی

هر دو روش مکمل یکدیگرند
شبکه های عصبی قابلیت یادگیری از داده ها را دارند در حالی که سیستم های فازی نمی توانند.
فهم سیستم های فازی به دلیل استفاده از اصطلاحات زبان شناسی و قوانین اگر – آنگاه می باشند در حالی که شبکه های عصبی اینگونه نیستند.
شبکه های عصبی قابلیت یادگیری سطح پایین و توان محاسباتی بالایی
سیستم های فازی قابلیت تفکر انسان گونه ی سطح بالا

ANFIS

Adaptive Network-based Fuzzy Inference Systems

سیستم های تطبیقی استنتاجی فازی مبتنی بر شبکه

Adaptive Neural-fuzzy Inference System

سیستم های نورو- فازی تطبیقی

معرفی ANFISS

ANFIS مخفف adaptive network-based fuzzy inference system می باشد.
توسط دکتر راگر جانگ (Rogger Jang) درسال 1993 معرفی شد.
یک شبکه تطبيق پذير و قابل آموزشی است (خود را با داده های آموزشی تطبیق می دهد) که به لحاظ عملکرد کاملا مشابه سيستم استنتاج فازی است.
برای استفاده کارآمدتر می توان در آن از پارامترهای الگوریتم ژنتیک نیز استفاده نمود.
سیستم های ANFIS در اصل یک سیستم TSK (تاگاکی- سوگنو-کانگ) درجه 1 هستند.
ANFIS از الگوریتم یادگیری HYBRID استفاده می کند.
از آنجا که تعیین پارامترهاي توابع عضویت در قسمت مقدم قواعد و همچنین تعیین ضرائب قسمت تالی قواعد همانند تعیین وزنهاي شبکه عصبی است به کمک روش هایی مثل الگوریتم هاي پس انتشار خطا انجام می شود.

منبع

سیستم استنتاج فازی چیست؟ قسمت 1

سیستم استنتاج فازی چیست؟ قسمت 2

نوامبر 27, 2019/0 دیدگاه /توسط hgadmin

سیستم استنتاج فازی چیست؟ قسمت 1

آموزش های عمومی هوش مصنوعی

مقدمه

جهان واقعی پيچيده است و این پيچيدگی به طور كلی از عدم قطعيت آن ناشی می شود، انسان به خاطر داشتن قدرت تفکر قادر به درک ابهامات و پيچيدگی هاست. بسياری از مشکلات دنيای واقعی با نظریه مجموعه های كلاسيک قابل حل نيستند، در تئوری مجموعه كلاسيک یک عنصر یا عضو مجموعه است یا نيست یا صفر است یا یک. نقطه مقابل تئوری مجموعه كلاسيک تئوری فازی قرار دارد.

تئوری مجموعه فازی ابزاری قوی جهت مواجه با عدم قطعيت ناشی از ابهام است، اگرچه سيستم های فازی پدیده های غيرقطعی و نامشخص را توصيف می كنند با این حال خود تئوری فازی یک تئوری دقيق است.

آشنایی با سيستم استنتاج فازی، مزایا و معایب آن ها می تواند در طراحی سيستم های خبره فازی و خروجی تخمين زده شده توسط سيستم موثر باشد، در این نوشته پس از تعریف سيستم استنتاج فازی، الگوریتم های استنتاج ممدانی، سوگنو مقایسه و بررسی می شوند. با ما همراه باشید.

منطق فازی

منطق فازی اولين بار توسط آقای پروفسور لطفی زاده در رساله ای به نام «مجموعه های فازی – اطلاعات و كنترل» در سال 1965 معرفی گردید و در دهه 1970 رشد و كاربرد عملی پيدا كرد، بزرگترین رخدادهای این دهه توليد كنترل كننده های فازی برای سيستم های واقعی بود.

منطق فازی از كاربردهای موفق در درزمينه ی مجموعه های فازی است كه در آن متغيرها زبانی هستند نه عددی، منطق فازی در برابر منطق باینری یا ارسطویی قرار دارد كه همه چيز را فقط به دو صورت بله یا خير، سياه و سفيد، صفر و یک می بيند، این منطق در بازه بين صفر و یک تغيير می كند.

مزایا و معایب منطق فازی

از جمله مزایای منطق فازی می توان به موارد زیر اشاره نمود:

منطق فازی به تفکر و منطق انسان نزدیک است.
برنامه های طراحی شده با منطق فازی سریع و كم هزینه هستند.
به راحتی می تواند مدلسازی شوند.
به طور گسترده ای در سيستم های كنترل و پيش بينی تصميم قابل استفاده است.
برای توصيف پدیده های غيرقطعی و نامشخص به كار می روند.

از جمله معایب منطق فازی می توان به موارد زیر اشاره كرد:

قوانين منطق فازی توسط تجربه متخصص تعيين می شوند.
تجزیه و تحليل یک سيستم با منطق فازی دشوار است یعنی نمی توان قبل از واكنش آن را تخمين زد.
توابع توسط آزمون و خطا مشخص می شوند كه زمان بر هستند.

سيستم های استنتاج فازی

در شکل 1 معماری سيستم استنتاج فازی نشان داده شده است. همانطور كه مشخص است سيستم استنتاج فازی به طور كلی از اجزاء زیر ساخته شده است:

فازی ساز
موتور استنتاج فازی
دفازی ساز

روند تبدیل متغيرهای صریح به متغيرهای زبانی را فازی سازی می گویند. موتور استنتاج با استفاده از الگوریتم های استنتاج، قوانين را ارزیابی و استنتاج می كند و پس از تجميع قوانين خروجی توسط واحد دفازی ساز به مقدار صریح یا عددی تبدیل می شود.

انواع روش های دفازی سازی شامل مركز ثقل ناحيه (COA)، نيمساز ناحيه (BOA )، كوچکترین ماكزیمم (SOM)، بيشترین ماكزیمم (LOM )، ميانگين ماكزیمم (MOM)، ميانگين وزنی (WA)، مجموع وزنی (WS) می باشد كه به طور كلی COA و WA بيشترین كاربردها را دارد.

کاربردهای سيستم استنتاج فازی

استفاده از سيستم های فازی روز به روز گسترش یافت و كاربرد آن درزمينه های مختلفی مانند سيستمهای خبره فازی، سيستم های پشتيبانی تصميم، برآورد هزینه احتمالی پروژه با استفاده از تجزیه و تحليل ریسک، سيستمهای كنترل، پردازش تصویر، ارتباطات، بازرگانی، پزشکی، نظامی و آموزشی، رباتها، سيستم قدرت و رآكتور هسته ای و مهندسی خودرو به كار گرفته شد.

یکی از اولين محصولاتی كه از سيستم های فازی استفاده نمودند ماشين لباسشویی بود كه توسط شركت ماتسو شيتا در سال 1990 در ژاپن عرضه شد، در این ماشين لباسشویی از سيستم فازی برای تنظيم خودكار تعداد دورهای مناسب، بر اساس نوع، ميزان كثيفی و حجم لباس استفاده شد. سيستم كنترل فازی متروی سندایی نيز از دیگر كاربردهای سيستم فازی است كه چهار پارامتر، ایمنی، راحتی سرنشينان، رسيدن به سرعت مطلوب و دقت ترمز را به طور همزمان در نظر می گيرد. امروزه از سيستم فازی نيز در تثبيت كننده تصویر دیجيتال در دوربين ها و در بخش هایی نظير موتور، انتقال نيرو و ترمز در اتومبيل ها، تغييرات دنده خودكار و تصفيه آب استفاده شده است .

انواع الگوریتم های استنتاج فازی

1-الگوریتم استنتاج ممدانی

سيستم استنتاج ممدانی را ممدانی و اسيليان در سال 1975 پيشنهاد دادند. این سيستم ها به دليل داشتن طبيعت بصری و تفسيری از قوانين می توانند به طور گسترده ای در سيستم های پشتيبانی تصميم استفاده شوند، همچنين دارای قدرت بيانی بالایی هستند و می توانند به هر دو صورت چند ورودی و چند خروجی (MIMO) و چند ورودی و یک خروجی(MISO) پياده سازی می شود.

دیاگرام كلی سيستم استنتاج فازی ممدانی در شکل 2 نشان داده شده است، سيستم استنتاج ممدانی از مجموعه های فازی به عنوان نتيجه قانون استفاده می كند و خروجی هر قانون به صورت غيرخطی و فازی است. همچنين از لحاظ روش دفازی سازی با بقيه سيستم های استنتاج متفاوت است. روش های دفازی سازی در سيستم استنتاج ممدانی به صورت BOA، COA، SOM, ،LOM, ،MOM هستند.

فرم كلی قوانين در سيستم ممدانی در شکل 3 نشان داده شده است، نتایج هر قانون كه با مقدارهای c1 و c2 مشخص می باشند، همانطور كه مشخص است پس ازتجميع نتایج حاصل از قوانين، عمل دفازی سازی بر روی تابع عضویت خروجی z انجام می گيرد و نتایج به صورت عددی به دست می آید.

اجرای قوانین در سیستم استنتاج فازی ممدانی — شکل 3 :فرم كلی اجرای قوانين در سيستم استنتاج ممدانی

2- الگوریتم استنتاج تاکاگی سوگنو

سيستم استنتاج تاكاگی سوگنو، توسط تاكاگی و ميشيو سوگنو در سال 1985 به منظور توسعه یک رویکرد سيستماتيک برای توليد قوانين فازی ارائه شد، این سيستم استنتاج بيشتر در سيستم های كنترلی و در زمينه هایی كه نياز به محاسبات ریاضی باشد مورداستفاده قرار می گيرد. شکل 4 دیاگرام یک سيستم استنتاج سوگنو را نشان می دهد. خروجی الگوریتم استنتاج سوگنو از یک چند جمل های مرتبه اول از متغيرهای ورودی به عنوان نتيجه قانون استفاده می كند و روش دفازی سازی در آن از نوع روشهای دفازی سازی WS,WA می باشد، همچنين سيستم استنتاج سوگنو به صورت MISO پياده سازی می شود و نمی تواند به صورت MIMO پياده سازی شود.

شمای كلی ارزیابی قوانين با استفاده از روش سوگنو در شکل 1 نشان داده شده است. همانطور كه مشخص است نتایج قانون در سيستم استنتاج سوگنو به صورت صریح و خطی می باشد.

نمای کلی از اجرای قوانین در سیستم استنتاج سوگنو

مقایسه الگوریتم استنتاج فازی ممدانی و سوگنو

در جدول (1) مقایسه ای بين الگوریتم های استنتاج ممدانی و سوگنو نشان داده شده است. الگوریتم استنتاج سوگنو بيشتر در سيستم های كنترلی و سيستم هایی كه احتياج به محاسبات ریاضی دارند استفاده می شود اما در الگوریتم استنتاج ممدانی نتایج منطقی با یک ساختار نسبتاً ساده بيان می شود و بيشتر در سيستم های پشتيبانی تصميم و سيستم هایی كه قابليت تفسيری از قوانين را دارند استفاده می شوند، خروجی الگوریتم استنتاج ممدانی غيرخطی و فازی است اما خروجی سيستم استنتاج سوگنو خطی است، الگوریتم ممدانی در بسياری از عملکردها كه دقت خروجی و انعطاف پذیری مهم است به خوبی عمل نمی كند ولی موتور استنتاج تاكاگی سوگنو انعطاف پذیرتر و از دقت عملکرد بالاتری برخوردار می باشد و از لحاظ محاسباتی نسبت به ممدانی مؤثرتر است، زیرا فرایند دفازی سازی به زمان محاسباتی كمتری نياز دارد، اما فقط برای تجزیه وتحليل سيستم های كنترلی MISO خطی بهتر عمل می كند.

مقایسه بین الگوریتم های استنتاج فازی ممدانی و سوگنو

نتيجه گيری

امروزه كاربردهای فازی در طراحی های مختلف سيستم های غيرقطعی، نشان دهنده عملکرد بالا و رشد سریع این سيستم ها است، هرچند كه علمکرد الگوریتم های استنتاج فازی مشابه هم هستند اما رعایت تفاوت های آنها در طراحی سيستم های فازی می تواند در خروجی سيستم مؤثر باشد، الگوریتم استنتاج سوگنو به خاطر داشتن دقت و انعطاف پذیری بالا درطراحی سيستم های حساس و كنترلی استفاده می شود ولی سيستم های ممدانی به خاطر خاصيت تفسيری و خروجی فازی كه از قوانين دارند بيشتر در زمينه سيستم های انسانی استفاده می شوند.

منبع : مقاله مروری بر الگوریتم های استنتاج فازی نویسندگان: عالمه جعفری سوق، حامد شهبازی

مروری بر الگوریتم های استنتاج فازی دریافت

هم چنین برای دریافت اطلاعات بیشتر می توانید فایل آموزشی سیستم های استنتاج فازی تهیه شده توسط دکتر اکبری را از لینک زیر دریافت نمایید.

Fuzzy Inference Systems دریافت

سيستم استنتاج فازي

سيستمي كه يك نگاشت از ورودي به خروجي را با استفاده از منطق فاز فرموله ميكند به نام سيستم استنتاج فازي (FIS) شناخته مي شود. سيستم استنتاج فازي همچنين به نام سيستم مبتني بر قواعد نيز ناميده مي شود .زيرا اين سيستم ها از تعدادي عبارت « اگر – آنگاه » ساخته شده است. وقتي چنين سيستم هايي در نقش كنترلي ظاهر مي شوند به آنها كنترل كننده های فازی می گويند .معماري اصلي FIS از پنج بلوك تابع تشكيل شده كه در شكل زير نشان داده شده است:

پايگاه قواعد ( Rule base) : شامل قواعد و عبارات «‌اگر – آنگاه » فازي

پايگاه داده (Dara base) : تعريف توابع عضويت

واحد تصميم گيري ( Decision making unit)‌: انجام عمليات روي قواعد فازي

رابط فازي ساز ( Fazzification inter face)‌: تبديل ورودي هاي حقيقي به مجموعه هاي فازي

رابط غير فازي ساز ( Defazzification inter face)‌ : تبديل نتايج فازي به مقادير حقيقي

دو واحد پايگاه داده و پايگاه قواعد با هم تحت عنوان پايگاه دانش (Knowledge base) شناخته مي شوند. سيستم هاي استنتاج فازي را مي توان به سه كلاس « ممداني (mamdani) » ، «‌سوگنو (sugeno) » و «‌تاكاگي (Takagi)» تقسيم كرد.

بسياري از FIS ها از نوع ممداني هستند كه در اين نوع ، اعضاي مجموعة فازي خروجي را پيش بيني مي كنند .

برای کار کردن با بخش فازی در Matlab درخط فرمان متلب عبارت fuzzy<< را تایپ کنید و یا در بخش command کلمه fuzzy را تایپ کرده اینتر میزنیم .صفحه ای به صورت زیر باز می شود .

تعریف متغیر ها

در این صفحه از طریق منوی Edit تعداد ورودی ها و خروجی های مورد نظر را وارد می کنیم .با وارد کردن ورودی ها و خروجی ها به شکل زیر می رسیم.

تعریف توابع عضویت

بعد از تعیین ورودی ها و خروجی ها باید تابع عضویت را برای هر یک از آنها تعین کنیم برای این منظور از منوی Edit وارد قسمت membership function می شویم و با کلید روی هر متغیر تابع عضویت آن را تنظیم می کنیم . در زیر نمای بخش membership function آمده است . توابع عضویت را با استفاده از المان های موجود می توان تغییر داد.

از قسمت Type میتوان نوع تابع عضویت را تغییر داد و از قسم params میتوان پارامترهای مربوط به تابع عضویت را تغییر داد:

تعریف rule ها

بعد از تعی ن membership function باید Ruleها را تعریف کنیم. برای این کار از منوی edit وارد قسمت Rule شده و شروع به تعریف Rule ها می کنیم.

بررسی

بعد از تعریف Rule ها نوبت به بررسی نتایج می رسد . برای بررسی نتایج از منوی view گزینه Rules را انتخاب می کنیم و در صفحه باز شده متغیرها و حاصل آنها را بر روی خرو جی ها می توان مشاهده کرد.

برای دیدن نمودارهای حاصل از بخش view قسمت Surface را انتخاب می کنیم .

منبع

سیستم استنتاج فازی چیست؟ قسمت 1

سیستم استنتاج فازی چیست؟ قسمت 2

نوامبر 26, 2019/2 دیدگاه /توسط daliri

ربات چیست؟ قسمت 8

آموزش های عمومی هوش مصنوعی

ربات‌های سلامتی

ربات‌هایی که در زمینه سلامتی فعالیت می کنند دو کاربرد عمده دارند. یک دسته از این ربات‌ها به افراد با بیماری های مختلف، مثلا مبتلایان به ام اس کمک می کنند و دسته ای دیگر، به زیرمجموعه های سیستم‌های بهداشتی و سلامتی مثلا بیمارستآن‌ها و داروخانه ها کمک می کنند.

اتوماسیون خانگی برای افراد مسن و یا معلول

ربات‌هایی که در اتوماسیون خانگی مورداستفاده قرار می‌گیرند در طول زمان، از دستیار های ساده ای مانند Handy 1 به ربات‌های نیمه خودگردان پیشرفته ای مانند FRIEND تبدیل شده‌اند که می‌تواند افراد مسن یا معلول را در انجام کارهای روزمره شان کمک کند.

امروزه، سن متوسط جمعیت در بسیاری از کشور ها، به‌خصوص در ژاپن در حال افزایش است. معنای این نکته این است تعداد افراد مسنی که به مراقبت احتیاج دارند در حال زیاد شدن است اما تعداد افراد جوان که برای مراقبت از آن‌ها لازم است به نسبت کمتر است. انسان‌ها همواره نقش بهترین مراقبت کننده را بازی خواهند کرد اما در صورتی که انسان‌ها در دسترس نباشند، این ربات‌ها هستند که به طور تدریجی این مسئولیت را به عهده خواهند گرفت.

FRIEND یک ربات نیمه خودگردان است که برای کمک به افراد مسن و معلول در انجام کار های روزانه شان، مثلا درست کردن غذا و سرو آن، طراحی شده است. FRIEND برای بیمارانی که از پاراپلژی(ناتوانی کامل پا و تنه در حرکت) رنج می رند، دچار بیماری های عضلانی هستند و یا به دلیل سکته و موارد دیگر دچار فلج کامل عضلات شده‌اند کمک می کند تا بدون نیاز به پرستار، بتوانند کارهای مختلفی را انجام دهند.

یک نمونه از ربات های پیشرفته مشهور به Friend

داروخانه ها

شرکت Script Pro رباتی را تولید کرده که به داروخانه ها کمک می کند تا نسخه هایی را که شامل جامدات خوراکی یا قرص های دارویی مختلف هستند، بپیچند.

داروساز یا تکنیسین داروخانه، اطلاعات نسخه را در سیستم اطلاعات داروخانه وارد می کند. سیستم با مشخص کردن این‌که آیا دارو های ذکر شده در داخل ربات موجود هستند یا خیر، اطلاعات را به ربات می فرستد تا نسخه را بپیچد. این ربات سه ظرف مخصوص دارو با اندازه های مخصوص برای پر کردن دارد که اندازه آن‌ها از اندازه قرص ها تبعیت می کند. زمانی که موجودی دارو های داخل ربات در حال پر شدن هستند، تکنیسین ربات یا مسئول داروخانه اندازه ظرف مورد نیاز را بر اساس اندازه قرص ها تعیین می کند. بعد از این‌که ظرف مخصوص دارو پر شد، یک نوار نقاله آن را به یک نگه دارنده تحویل می دهد. در این قسمت نگه دارنده، ظرف دارو را در جای خود نگه می دارد و در عین حال، با چرخاندن آن حول محور مرکزی، امکان چسباندن برچسب نام بیمار را بر روی ظرف را فراهم می کند. پس از این‌که ربات برچسب لازم را بر روی طرف دارو چسباند، ظرف مجددا به نوار نقاله دیگری سپرده می شود و این بار ظرف حاوی دارو به شیاری که در بالای آن نام بیمار با استفاده از چراغ های LED نمایش داده شده است فرستاده می شود. در این حالت، داروساز یا تکنیسین داروخانه، محتویات ظرف را چک می کند تا مطمئن شود، داروی صحیح برای فرد صحیح پر شده است و سپس ظرف را بسته بندی می کند و آن را به قسمت جلو داروخانه می فرستد تا به بیمار تحویل داده شود. این ربات از نظر زمانی بسیار پربازده است.

ربات Robot RX محصول شرکت McKesson یکی دیگر از محصولات رباتیک مربوط به سلامتی است که به داروخانه ها کمک می کند در طول روز هزاران دارو را بدون هیچ خطا یا با خطایی بسیار کم، توزیع کنند. این ربات می‌تواند عرضی معادل 10 فوت و طولی معادل 30 فوت داشته باشد و صدها نوع داروی مختلف را با دوز های متفاوت در خود جای می دهد. با کمک این ربات، داروخانه در منابع مختلف مثلا نیروی انسانی صرفه جویی می کند.

این دستگاه از یک هِد الکترومکانیکی در کنار یک سیستم پنوماتیکی( با فشار هوا) استفاده می کند تا دارو های مختلف با دوز های متفاوت را بردارد و آن را به محل تحویل یا به محل انبار دارو های خود منتقل کند. هِد دستگاه در راستای یک محور حرکت می کند و در عین حال می‌تواند 180 درجه بچرخد تا دارو های مختلف را از قسمت های مختلف بردارد. در طول این فرآیند، ربات از فنّاوری بارکد استفاده می کند تا مطمئن شود در حال برداشتن داروی صحیح است. سپس ربات این دارو را به سبد مخصوص بیمار که بر روی یک نوار نقاله قرار گرفته است منتقل می کند. وقتی سبد با همه داروهایی که بیمار به آن نیاز دارد پر شد، سبد آزاد می شود و از طریق نوار نقاله به دست تکنیسین داروخانه می رسد که منتظر است تا آن را به سبدی دیگر منتقل کرده و به طبقه اصلی داروخانه ببرد.

ربات‌های تحقیقاتی

اگرچه امروزه بیشتر ربات‌ها در منازل یا کارخانه ها مورداستفاده قرار می‌گیرند و کار های بسیار مفیدی را انجام می‌دهند، انواع جدید ربات‌ها در آزمایشگاه های مختلفی در سرتاسر جهان در حال توسعه یافتن هستند. بیشتری تحقیقاتی که در حاضر در زمینه رباتیک انجام می شود بر روی کار های مخصوص به یک صنعت خاص متمرکز نیست بلکه عمده تحقیقات در زمینه ساخت انواع جدیدی از ربات‌ها و روش‌های مختلف برای طراحی و تولید آن‌ها می باشد. انتظار می‌رود زمانی که ساخت انواع جدید ربات‌ها در مقیاس بزرگ عملی شود، آن‌ها بتوانند مسائل دنیای واقعی را حل کنند.

ربات‌های بیونیک و بیومیمتیک(زیست تقلید)

یکی از نگرش های موجود برای طراحی ربات‌ها، این است که آن‌ها را بر اساس حیوانات طراحی کنند. رباتی به نام بیونیک کانگورو با مطالعه و اِعمال فیزیولوژی و روش‌های حرکتی کانگورو طراحی و ساخته شد.

نانو ربات‌ها

نانو رباتیک، یک زمینه فنّاوری در حال ظهور است که هدف آن ساخت ماشین‌ها یا ربات‌هایی است که اجزای آن‌ها ابعادی نزدیک یا برابر با ابعاد میکروسکوپی نانومتر(10−9 متر) دارند. این ربات‌ها که با نام نانوبات نیز شناخته می‌شوند از ماشین‌های مولکولی ساخته می‌شوند. تاکنون محققان بیشتر توانسته اند قطعات مختلف این سیستم‌های پیچیده مانند یاتاقان، سنسورها و یا موتور های مولکولی مصنوعی را تولید کنند، البته نانو ربات‌های کامل نیز ساخته‌شده‌اند که برای نمونه می‌توان به شرکت‌کنندگان مسابقات روبوکاپ نانوربات‌ها اشاره کرد.

محققان همچنین امیدوارند تا بتوان ربات‌های کاملی را بسازند که به اندازه ویروس ها یا باکتری ها باشند و بتوانند کار های مختلفی را در مقیاس بسیار کوچک انجام دهند. از کاربرد ها احتمالی این گونه ربات‌ها می‌توان به عمل جراحی در مقیاس میکروسکوپی (در مقیاس سلول های بدن)، استفاده از چندین نانو ربات در کنار هم (Utility Fog) و کاربردهای بسیار زیاد در تولید، تسلیحات جنگی و نظافت اشاره کرد. برخی افراد معتقدند اگر نانو ربات‌هایی وجود داشته باشد که بتوانند تکثیر شوند، سناریوی Grey goo اتفاق می‌افتد. در این سناریو، نانوربات‌ها به قدری تکثیر می‌شوند که به این شیوه همه چیز را در جهان می بلعند و اکوسیستم را با تغییر هر آنچه برای آن‌ها نامطبوع است تخریب خواهند کرد. البته عده دیگری معتقدند چنین سناریو فرضی کاملا مهمل است.

نانو ربات Utility Fog

ربات‌های شکل پذیر

تاکنون چندین محقق امکان ساخت ربات‌هایی را که می‌توانند شکل فیزیکی خود را تغییر دهند تا برای انجام کاری خاص مناسب باشند را بررسی کرده‌اند که برای نمونه می‌توان به ربات تخیلی T-1000 در فیلم ترمیناتور اشاره کرد. با این وجود، ربات‌های واقعی اصلا به پیچیدگی T-1000 نیستند و عمدتاً از تعداد کمی اجزای مکعبی شکل تشکیل شده‌اند که می‌توانند نسبت به اجزای مجاورشان حرکت کنند. در صورتی که چنین ربات‌هایی به واقعیت تبدیل شوند، الگوریتم هایی نیز برای آن‌ها طراحی شده است.

ربات‌های نرم تن

این دسته از ربات‌ها از بدنه های سیلیکونی و محرک های انعطاف پذیر( ماهیچه های مصنوعی پنوماتیکی، پلیمر های الکترواکتیو و فروسیال ها) ساخته‌شده‌اند و ظاهری متفاوت نسبت به ربات‌های با ساختار صلب دارند. این ربات‌ها می‌توانند رفتار ها و کاربردهای مختلفی داشته باشند.

ربات‌های ازدحامی

این گونه از ربات‌ها، از کلونی حشراتی مانند زنبورعسل و مورچه ها الهام گرفته شده‌اند. محققان در حال تلاشند تا با مدل سازی رفتار زنبور ها و مورچه ها، ازدحامی از هزاران ربات کوچک بسازند که بتوانند با کمک یکدیگر، کار های مفیدی مانند پیدا کردن یک شی مخفی، نظافت و یا جاسوسی را انجام دهند. هر ربات عضو مجموعه، بسیار ساده است اما رفتار ناشی از ظهوریافتگی این مجموعه پیچیده تر است. در واقع همان طور که یک کلونی مورچه را می‌توان به‌عنوان یک ابر ارگانیسم در نظر گرفت که دارای هوش ازدحامی است؛ به طور مشابه نیز می‌توان کل مجموعه این ربات‌ها را به‌عنوان یک مجموعه توزیع شده در نظر گرفت. بزرگترین مجموعه ربات‌هایی که تاکنون ساخت شده‌اند شامل مجموعه iRobot، ربات‌های پروژه CentiBots و مجموعه ربات‌های پروژه منبع باز Micro-robotic هستند که از آن‌ها برای تحقیق بر روی رفتار گروهی ربات‌ها استفاده می شود. مجموعه ربات‌ها، در برابر خرابی مقاوم تر هستند. در حالی که یک ربات بزرگ ممکن است خراب شود و یک ماموریت را به طور کامل نابود کند، یک مجموعه از ربات‌ها، حتی با از دست دادن چند عضو نیز به کار خود ادامه خواهد داد. این ویژگی، ربات‌های ازدحامی را به گزینه های هیجان انگیز و جذاب برای اکتشافات فضایی تبدیل کرده است زیرا در این گونه ماموریت ها، شکست در ماموریت معمولا هزینه های بسیار بالایی را در بر دارد.

نمایی از ریز ربات های ازدحامی یا گروهی

ربات‌های رابط لمسی

رباتیک در طراحی رابط های واقعیت مجازی نیز کاربرد دارد. امروزه، ربات‌های مخصوص در زمینه تحقیقات مربوط به فناوری لمسی به طور گسترده ای مورداستفاده قرار می‌گیرند. این ربات‌ها، که به آن‌ها “رابط های لمسی” گفته می شود، امکان تعامل کاربر را به‌صورت لمسی با محیط های واقعی و مجازی فراهم می کنند.در واقع در این فرآیند، نیرو های رباتیکی امکان شبیه‌سازی خواص مکانیکی اجسام مجازی را فراهم می کنند و در نتیجه، کاربر می‌تواند آن‌ها را از طریق حس لامسه خود، احساس کند.

ربات‌ها در فرهنگ عامه

ربات در ادبیات

شخصیت های رباتی، اندروید ها ( زنان و مردان مصنوعی)، ژینوئید ها (زنان مصنوعی) و سایبورگ ها (انسان‌هایی که از اجزای مکانیکی مختلفی در بدن خود بهره می‌برند) به رکن اساسی داستان‌های علمی – تخیلی تبدیل شده‌اند.

در ادبیات غربی، اولین اشاره به خدمتکار های مکانیکی در کتاب ایلیاد که توسط هومر نوشته شده مطرح می شود. در کتاب هجدهم، هفائستوس، خدای آتش با کمک ربات‌ها زره جدیدی را برای آَشیل قهرمان می سازد. بنا به نسخه ترجمه شده توسط Rieu، “خدمتکاران طلایی به کمک اربابشان شتافتند؛ آن‌ها شبیه به زنان واقعی بودند و نه تنها می‌توانستند صحبت کنند و از اعضای بدنشان استفاده کنند بلکه، خدایان جاودان به آن‌ها هوش عطا کرده بودند و مهارت کار دستی را به آن‌ها آموخته بودند.” البته واضح است که از کلمات ربات یا ربات انسان‌نما برای توصیف این خدمتکاران استفاده نشده است اما در هر حال، این خدمتکاران، دستگاه‌هایی مکانیکی بودند که ظاهری شبیه به انسان داشتند. همان طور که گفته شد، اولین استفاده از کلمه ربات در نمایشنامه کارخانه ربات‌سازی روسوم که توسط کارل چاپک، نویسنده اهل جمهوری چک اتفاق افتاده است.

شاید بتوان ایزاک آسیموف (1920-1992) را پرکارترین نویسنده قرن بیستم دانست. او بیش از 500 کتاب منتشر کرد. همه آسیموف را به خاطر داستان‌های علمی-تخیلیش به خاطر دارند؛ به‌خصوص آن داستان‌هایی که مربوط به ربات‌ها بودند. آسیموف، ربات‌ها و تعامل آن‌ها با جامعه را نقطه مرکزی بسیاری از داستان‌های خود قرار داده بود. او با دقت فراوان مسئله دستورالعمل های ایده آلی را که ممکن بود به یک ربات داده شود تا خطرش برای انسان‌ها کمتر شود را در نظر گرفت و در نهایت، توانست سه قانون اصلی رباتیک خود را به این ترتیب بیان کند:

یک ربات نمی‌تواند به انسان صدمه بزند یا با واکنش نشان ندادن، اجازه دهد تا یک انسان صدمه ببیند
یک ربات باید به استثنا مواردی که منجر به نقض قانون اول می شود، از دستوراتی که توسط انسان به او داده می شود اطاعت کند
یک ربات باید تا زمانی که محافظت از خودش منجر به نقض قانون های اول و دوم نشود، از موجودیت خود محافظت کند.

او این قوانین را اولین بار در سال 1942 در داستان کوتاهی به نام Runaround معرفی کرد. البته این قوانین به طور ضمنی در چند داستان قبلی او نیز مطرح‌شده بودند. بعد ها، آسیموف قانون صفرم را نیز به این مجموعه اضافه کرد: “یک ربات نمی‌تواند به بشریت آسیب رساند یا با واکنش نشان ندادن، اجازه دهد تا بشریت آسیب ببیند.” قانون های بعدی نیز برای در نظر گرفتن این قانون، کمی تغییر کردند.

بنا به فرهنگ لغت انگلیسی آکسفورد، اولین بخش از داستان کوتاه آسیموف به نام دروغگو(1941) که در آن به قانون اول نیز به طور ضمنی اشاره می شود، اولین مورد ثبت‌شده استفاده از کلمه رباتیک است.نکته جالب این است که آسیموف خود از این موضوع خبر نداشت؛ او فکر می کرد این واژه که شباهت زیادی با واژه های مکانیک، هیدرولیک و واژه های مشابه دیگر که به شاخه های مختلف علوم کاربردی اشاره دارند، از قبل وجود داشته است.

ربات در فیلم ها

ربات‌ها در فیلم های بسیاری دیده شده‌اند. بیشتر ربات‌هایی که در سینما دیده می‌شوند تخیلی هستند. به‌عنوان نمونه هایی از ربات‌های تخیلی می‌توان به ربات‌های R2-D2 و C-3PO از مجموعه فیلم های جنگ ستارگان و ربات T800 در فیلم ترمیناتور اشاره کرد.

ربات T800 در مجموعه فیلم های ترمیناتور

ربات‌های جنسی

مفهوم ربات‌های شبیه به انسان که کارکردشان، برطرف کردن نیاز های جنسی انسان است هم باعث جلب توجه عمومی و هم باعث نگرانی های بسیاری شده است. مخالفین این مفهوم معتقدند توسعه ربات‌های جنسی از نظر اخلاقی درست نیست. آن‌ها ادعا می کنند ساخت چنین دستگاهی، آسیب های اجتماعی بسیاری را در پی خواهد داشت و باعث تحقیر زنان و کودکان خواهد شد.

مشکلاتی که در فرهنگ عامه نشان داده شده است

ترس و نگرانی از ربات‌ها، به طور گسترده ای در کتاب ها و فیلم های مختلف بیان شده است. یکی از زمینه های معمول، تشکیل نژادی برتر از ربات‌های خودآگاه و کاملا هوشمند است که برای براندازی یا نابودی انسان‌ها تلاش می کنند. رمان فرانکنشتاین(1818) که به‌عنوان اولین رمان علمی-تخیلی شناخته می شود نیز با این زمینه که یک ربات بتواند جای خالق خود را بگیرد مترادف شده است.

کار های دیگری که زمینه ای مشابه دارند شامل مرد مکانیکی، ترمیناتور، من-ربات و یا سه گانه ماتریکس هستند. برخی از ربات‌های تخیلی برای کشتن و نابود کردن برنامه ریزی شده‌اند؛ برخی دیگر با به‌روزرسانی نرم افزار و سخت افزار خود، به هوش و توانایی‌های فرا انسانی دست می یابند. نمونه های دیگری از رسانه هایی که در آن ربات‌ها به موجودات شیطانی تبدیل می‌شوند شامل 2001: A Space Odyssey، Red Planet و Enthiran هستند.

بازی کامپیوتری Horizon Zero Dawn به زمینه هایی چون استفاده از ربات‌ها به‌عنوان سلاح، مسائل اخلاقی مربوط به ربات‌ها و مسئله کنترل هوش های مصنوعی می پردازد و همچنین اثرات مثبت و یا منفی چنین فنّاوری هایی را بر روی محیط زیست را مطرح می کند.

یکی دیگر از زمینه های بسیار متداول، حس اضطراب و حتی عصبانیت انسان‌ها در مواجه با ربات‌های انسان‌نمایی است که رفتارشان هیچ‌گونه فرقی با انسان‌های عادی ندارد. از نظر علمی به این پدیده دره وهمی گفته می شود.

اخیرا، استفاده از ربات‌های هوشمند در فیلم هایی مانند A.I. Artificial Intelligence و Ex Machina و همچنین سریال تلویزیونی Westworld ( محصول سال 2016) باعث ایجاد حس همدردی مخاطبان نسبت به خود ربات‌ها شده است.

منبع

ربات را می توان دستگاهی خود کنترل با قابلیت برنامه ریزی، متشکل از اجزای الکتریکی، الکترونیکی یا مکانیکی تعریف کرد. به عبارتی دیگر، ربات ماشینی است که به جای یک مأمور زنده عمل می کند.

ربات ها به ویژه برای انجام وظایف و مشاغل خاصی مطلوبند، زیرا بر خلاف انسان هیچ وقت خسته می شوند؛ می توانند شرایط فیزیکی ای را تحمل کنند که ناراحت کننده و حتی خطرناک است؛ می توانند در شرایط بدون هوا کار کنند؛ تکرار آنها را خسته نمی کند و از کاری که در دست دارند پریشان حواس و گیج نمی شوند.

مفهوم ربات بسیار قدیمی است اما واژه آن در قرن بیستم از کلمه چک-اسلواکی روباتا (robota) یا رباتنیک robotnik))، به معنی برده، بنده و کار اجباری اختراع شد.روبات ها مجبور نیستند دایم مراقب باشند و یا مانند انسان ها رفتار کنند، اما باید انعطاف پذیر باشند به طوری که بتوانند کارهای مختلفی را انجام دهند.

روبات های صنعتی اولیه، مواد رادیواکتیو را در آزمایشگاه های اتمی به کار می گرفتند. آنها با اتصالات مکانیکی و کابل های فولادی به هم متصل می شدند. امروزه بازوهای رباتی واقع در مسافت هایی دور را می توان با فشار دکمه، سوییچ و یا سکان هدایت و دسته فرمان حرکت داد.

در ربات های کنونی سیستم های حسی ای ایجاد شده که اطلاعات را پردازش می کنند و طوری کار می کنند که انگار مغزهای پیشرفتهای دارند.“مغز” آنها در واقع شکلی از هوش مصنوعی رایانه ای ((artificial intelligence (AI) است. AI به ربات اجازه می دهد تا موقعیت را درک کند و برای انجام دادن یا ندادن یک سری از کارها بر اساس آن شرایط تصمیم گیری کند.

ناسا چگونه از روبات ها استفاده می کند؟

ناسا از روبات ها برای انجام کارهای مختلفی بهره می برد. بازوهای رباتیک می توانند اشیای بزرگی را در فضا حرکت دهند. فضاپیمای رباتیک می تواند از جهان های دیگر دیدار کند. هواپیماهای رباتیک هم می توانند بدون خلبان پرواز کنند.

یک ربات می تواند دارای هر یک از اجزای زیر باشد:

⇐اثر کننده ها (effectors)، “بازوها”، “دستان” و “پاها“
⇐ حس گرها (سنسورها) – قطعاتی که مانند حواس عمل می کنند و می توانند اشیا و یا چیزهایی مانند گرما و نور را شناسایی کنند و اطلاعات شیء را به نمادهایی تبدیل کنند که رایانه ها بفهمند.
⇐ رایانه – مغزی که حاوی دستورالعمل هایی به نام الگوریتم است تا ربات را کنترل کند.
⇐ تجهیزات – این شامل ابزار و وسایل مکانیکی است.

ویژگی هایی که روبات ها را از ماشین آلات معمولی متفاوت می کند این است که ربات ها معمولاً به خودی خود عمل می کنند، به محیط اطرافشان حساسند، خود را با تغییرات محیط و یا با اشتباهات در عملکرد قبلی انطباق می دهند، وظیفه گرا هستند و اغلب توانایی آن را دارند که سعی کنند روش های مختلف را برای به انجام رساندن وظیفه شان به کار بندند.

به طور کلی روبات های صنعتی عادی دستگاه های سخت و محکم و سنگینی هستند که کارشان محدود به تولید است. آنها در محیط هایی با ساختار دقیق عمل می کنند و تنها یک وظیفه بسیار تکراری را تحت کنترل و به صورت از پیش برنامه ریزی شده انجام می دهند.

اما ربات های کنترل از راه دور (Teleoperated) در محیط هایی با ساختارهایی نیم بند مانند دریا و تأسیسات هسته ای مورد استفاده قرار می گیرند. آنها وظایفی غیر تکراری انجام می دهند و اعمال کنترل بر زمان کار آنها محدودتر شده است.

رباتیک مطالعه روبات ها است. چنان که گفته شد روبات ها ماشین هایی هستند که برای انجام کارهایی مورد استفاده قرار گیرند. برخی از ربات ها می توانند خودبه خود کارشان را انجام دهند. در مورد بقیه روبات ها همیشه باید فردی وجود داشته باشد که به آنها بگوید چه کار کنند.

منابع

اکتبر 20, 2019/0 دیدگاه /توسط daliri

ربات چیست؟ قسمت 7

آموزش های عمومی هوش مصنوعی

ارتباط ربات ها با بیکاری

قرن هاست که متخصصین پیش بینی کرده‌اند، ماشین‌ها، کارگران را کنار خواهند گذاشت و باعث افزایش بیکاری می‌شوند.

به‌عنوان مثالی جدید، در سال 2011، شرکت تایوانی Foxconn که در عرصه فنّاوری فعالیت می کند اعلام کرد قصد دارد در طی طرحی سه ساله، ربات‌ها بیشتری را جایگزین انسان‌ها کند. در حال حاضر این شرکت از ده هزار ربات استفاده می کند اما در انتهای این طرح سه ساله، تعداد این ربات‌ها به یک میلیون افزایش خواهد یافت.

حقوق دانان معتقدند رواج استفاده از ربات‌ها در محل های کار، نیاز به بازبینی قوانین مربوط به تعدیل نیرو را افزایش خواهد داد. Kevin J. Delaney در این رابطه می گوید:” ربات‌ها در حال گرفتن شغل انسان‌ها هستند. بیل گیتس معتقد است دولت ها باید از شرکت هایی که از ربات استفاده می کنند، مالیات ویژه ای بگیرد تا با این کار، حداقل سرعت گسترش اتوماسیون کاهش یابد و همچنین بودجه لازم برای ایجاد شغل های دیگر تامین شود.”

از مالیات استفاده از ربات می‌توان برای پرداخت حداقل حقوق تصویب شده در قانون به کارگرانی که کار خود را از دست داده‌اند نیز استفاده کرد.

کاربردهای فعلی ربات

در حال حاضر، دو نوع اصلی از ربات‌ها وجود دارند که بر اساس مورد کاربردشان طبقه بندی شده‌اند: ربات‌های خودگردان با کاربرد عمومی و ربات‌های با کاربرد مخصوص.

ربات‌ها را می‌توان از منظر تخصصی بودن کاربرد آن‌ها طبقه بندی کرد. یک ربات می‌تواند به‌گونه‌ای طراحی شود تا بتواند یک وظیفه مشخص را به طرز فوق‌العاده‌ای انجام دهد و یا تعدادی وظیفه را با کیفیت کمتری نسبت به حالت قبل انجام دهد. البته، همه ربات‌ها به‌صورت ذاتی می‌توانند به طور مجدد برنامه ریزی شوند تا رفتار متفاوتی از خود نشان دهند؛ اما در بسیاری از موارد، توانایی آن‌ها در انجام دادن مسئولیت‌های مختلف به دلیل شکل فیزیکی آن‌ها محدود می شود. برای مثال، یک ربات کارخانه ای می‌تواند کار هایی مانند برش، جوش کاری، چسب کاری انجام دهد و یا از آن به‌عنوان سواری در داخل کارخانه استفاده کرد در حالی که رباتی که مخصوص برداشتن چیزی از کنار خود و قرار دادنش در جای دیگر است تنها می‌تواند برد های الکترونیکی چاپ شده را در جای مشخصی قرار دهد.

ربات‌های خودگردان با کاربرد عمومی

ربات‌های خودگردان یا خودمختار با کاربرد عمومی می‌توانند کار های مختلفی را به‌صورت مستقل انجام دهند. این ربات‌ها اغلب می‌توانند در محیط های آشنا به طور مستقل از دیگران، جابجا شوند، نیاز های شارژ مجدد خود را بر طرف کنند، از در های الکترونیکی و آسانسور ها استفاده کنند و کار های ساده دیگری مشابه این ها را انجام دهند. مانند کامپیوتر ها، ربات‌های عمومی نیز می‌توانند به شبکه ها، نرم افزار و لوازم جانبی که مفید بودن آن‌ها را افزایش می دهد متصل شوند. آن‌ها می‌توانند افراد یا اشیا مختلف را بشناسند، صحبت کنند، با کارگران همدم شوند، کیفیت محیط کارگاه را کنترل کنند، به هشدار های خطر واکنش نشان دهند، اشیا مختلف را جابجا کنند و کار های مفید دیگری مانند این ها را انجام دهند.

ربات‌های با کاربرد عمومی، ممکن است چند کار را به طور همزمان انجام دهند یا ممکن است در طول روز، مسئولیت‌های مختلفی را بر عهده بگیرند. برخی از این ربات‌ها، سعی می کنند از انسان‌ها تقلید کنند و ممکن است از نظر ظاهری نیز شبیه به انسان باشند. به این گونه ربات‌ها، ربات‌های انسان‌نما گفته می شود. ربات‌های انسان‌نما هنوز در مراحل اولیه هستند به‌عنوان مثال، تا این لحظه، هیچ ربات انسان‌نمایی نمی‌تواند در داخل اتاقی که تا به حال در آن نبوده، حرکت کند و جابجا شود. بنابراین، با وجود رفتار هوشمندانه آن‌ها در محیط هایی که با آن‌ها کاملا آشنا هستند ، ربات‌های انسان‌نما هنوز توانایی‌های بسیار محدودی دارند.

ربات مشهور به Knightscope یک ربات با کاربرد عمومی می باشد که در طول روز به‌عنوان راهنما و شب‌ها به‌ عنوان نیروی امنیتی عمل می کند

ربات‌های کارخانه ای

ربات ها در صنعت خودروسازی خودروسازی

در سه دهه گذشته، ربات‌ها کارخانه های خودروسازی را به تسخیر خود درآورده‌اند. یک کارخانه خودروسازی معمولی از صد ها ربات صنعتی تشکیل شده است که بر روی خطوط تولید تمام اتوماتیک کار می کنند. این ربات‌ها کار 10 نفر را انجام می‌دهند. در یک خط تولید اتوماتیک، شاسی ماشین بر روی نوار نقاله قرار می‌گیرد و توسط ربات‌های مختلف، جوشکاری، چسب کاری، رنگ پاشی و در نهایت مونتاژ می شود.

ربات جوشکار مفصل دار در یک کارخانه – یکی از اتواع ربات‌های صنعتی

ربات ها در بسته بندی

همچنین از ربات‌های صنعتی برای انبار کردن و بسته بندی کالا های تولید شده استفاده می شود. برای نمونه یک ربات کارتن های نوشیدنی را از انتهای نوار نقاله بر می دارد و آن‌ها را به طور مرتب در جعبه هایی می چیند.

الکترونیک

برد های الکترونیک چاپی (PCB) تقریبا به صورت انحصاری توسط ربات ها تولید می شوند. این کار با بازوهای رباتیک SCARA انجام می گیرد که اجزای کوچک الکترونیکی را از نوار هایی جدا می کنند و با دقت بسیار زیاد بر روی برد نصب می کنند. چنین ربات هایی می توانند در یک ساعت صد ها هزار جز را در جای خود قرار دهند و در نتیجه عملکرد بسیار بهتری از نظر سرعت، دقت و قابل اطمینان بودن نسبت به انسان دارند.

ارابه ها و وسایل نقلیه خود راهنما (AGVs)

این ربات‌ها از خانواده ربات‌های متحرک هستند و با دنبال کردن علامت ها یا سیم های بر روی زمین و یا از طریق دید مصنوعی و لیزر، جابجا می‌شوند. این ربات‌ها برای حمل کالا ها در تاسیسات بزرگ مانند انبار ها و بنادر و یا بیمارستآن‌ها استفاده می‌شوند.

وسایل نقلیه یا ارابه های خود راهنمای اولیه

این دسته از ربات‌ها، تنها توانایی انجام کارهایی را داشتند که می‌شد آن‌ها را به طور دقیق تعریف کرد یا روش انجام آن‌ها در دفعات مختلف، کاملا یکسان بود. این گونه ربات‌ها به بازخورد و هوش کمی احتیاج داشتند و تنها از سنسورهای بسیار ساده ای استفاده می‌کردند. محدودیت این نوع AGV ها این بود که نمی‌شد به راحتی مسیر آن‌ها را تغییر داد و خود آن‌ها هم نمی‌توانستند در صورت مواجه با مانع، مسیر خود را تغییر دهند. بنابراین، در صورتی که یک AGV در مسیر خراب می‌شد، کل عملیات باید به ناچار متوقف می‌شد.

ارابه های خود راهنمای معمولی

این ربات‌ها به منظور مثلث سازی علامت ها و یا بارکد های موجود بر روی سقف یا کف محیط ساخته‌شده‌اند. در بیشتر کارخانه ها، سیستم‌های مثلث سازی، به نگهداری نسبتا زیادی نیاز دارند. برای مثال، علامت ها و بارکد ها باید هر روز تمیز شوند. همچنین اگر چیزی مانع دید ربات‌ها نسبت به علامت ها شود، یا بارکد ها مخدوش شوند AGV ها ممکن است گم شوند. اغلب از این AGV ها در محیط هایی که کارگر انسانی وجود ندارد، استفاده می شود.

ارابه های خود راهنمای هوشمند

ربات‌هایی مانند SmartLoader، SpeciMinder، ADAM، Tug، Eskorta و MT 400 برای محیط های کاری که انسان نیز در آن وجود دارد طراحی شده‌اند. آن‌ها با شناسایی ویژگی های محیطی جابجا می‌شوند. اسکنر های سه بعدی یا سایر روش‌های تشخیص محیط به‌صورت دو بعدی یا سه بعدی، به حذف خطاهای تجمعی، در محاسبات مربوط به ناوبری کور، در موقعیت فعلی AGV ها کمک می کنند. برخی از AGV ها می‌توانند با استفاده از لیزر و یا با استفاده از مکان یابی و نقشه برداری همزمان(SLAM)، نقشه هایی از محیط اطرافشان تهیه کنند و از این نقشه ها در کنار سایر الگوریتم های برنامه ریزی مسیر و جلوگیری از برخورد با موانع برای طراحی مسیر بهینه استفاده کنند. این دسته از AGV ها قادرند در محیط های پیچیده فعالیت کنند و کار های غیرتکراری و غیر متوالی مختلفی مانند جابجایی فتوماسک ها در آزمایشگاه های نیمه رسانا، نمونه های مختلف در بیمارستآن‌ها و کالا های مختلف در انبار ها را انجام دهند. برای محیط های پویا تر، مثلا انبار هایی که پر از پالت های مختلف کالا هستند، AGV های به استراتژی های بهتری، مثلا استفاده از سنسورهای سه بعدی مانند دوربین های مدت پرواز(ToF) یا دوربین های استریوویژن، نیاز دارند تا بتوانند مسیر خود را در محیط پیدا کنند.

کار های کثیف، خطرناک، خسته کننده و یا غیرقابل دسترسی

کار های بسیار زیادی وجود دارند که انسان‌ها ترجیح می‌دهند تا آن‌ها را به ربات‌ها واگذار کنند. این کار ها ممکن است مانند تمیز کردن خانه کسل کننده باشند یا مانند بررسی قسمت های داخلی یک آتشفشان، خطرناک باشند. کار های دیگری هم وجود دارند که برای انسان از نظر فیزیکی قابل دسترسی نیستند که برای مثال می‌توان به اکتشاف یک سیاره دیگر، تمیز کردن داخل یک لوله بلند و یا انجام جراحی لاپاراسکوپی اشاره کرد.

یک ربات جراحی لاپاراسکوپی

کاوشگر های فضایی

تقریباً همه کاوشگر های فضایی بدون سرنشینی که تاکنون به فضا پرتاب شده‌اند، ربات بوده اند. برخی از آن‌ها در دهه 60 میلادی و با قابلیت‌های بسیار محدود به فضا پرتاب شدند اما توانایی آن‌ها در پرواز و فرود آمدن(مثل Luna 9) آن‌ها را در دسته ربات‌ها قرار می دهد. کاوشگر های دیگر مانند Voyager ها و کاوشگر های Galileo نیز در این دسته قرار می‌گیرند.

تله ربات‌ها

ربات‌های کنترل از راه دور یا تله ربات‌ها، دستگاه‌هایی هستند که به‌جای این‌که از چند حرکت از پیش تعیین شده استفاده کنند، از فاصله دور توسط یک اپراتور انسانی کنترل می‌شوند اما رفتاری نیمه خودگردان دارند. از این ربات‌ها زمانی استفاده می شود که به دلیل خطرناک بودن، دور بودن و یا غیرقابل دسترس بودن، انسان نمی‌تواند در محل پروژه حاضر باشد. ربات می‌تواند در یک اتاق دیگر و یا در یک کشور دیگر باشد و یا ممکن است مقیاس عملکرد ربات با انسان بسیار متفاوت باشد.

مثلا یک ربات مخصوص برای جراحی لاپاراسکوپی، به جراح اجازه می دهد تا در مقیاس بسیار کوچک تر از جراحی باز، به اعضای بدن بیمار دسترسی پیدا کند که این امر باعث می شود تا دوران نقاهت بعد از عمل به شدت کاهش یابد. همچنین به منظور جلوگیری از به خطر افتادن کارگران در محیط های خطرناک و تنگ، مثلا به منظور تمیز کردن کانال های تهویه هوا، معمولا از این دسته از ربات‌ها برای این کار استفاده می شود. زمانی که قرار است یک بمب خنثی شود، اپراتور از یک ربات کوچک برای خنثی کردن آن استفاده می کند. چندین نویسنده از دستگاهی به نام Longpen برای امضا کردن کتاب هایشان از راه دور استفاده کرده‌اند.

استفاده از هواپیما های رباتی کنترل از راه دور مانند پهباد های شکارچی (UAV ) در امور نظامی نیز بسیار متداول است. این پهباد های بدون خلبان، می‌توانند سطح زمین را جستجو کنند و به اهداف مختلف شلیک کنند. صدها ربات مانند Packbot مربوط به شرکت iRobot و یا TALON ساخت شرکت Foster-Miller، توسط ارتش آمریکا برای خنثی کردن بمب های کنار جاده ای در عراق و افغانستان مورداستفاده قرار گرفته اند.

ماشین‌های خودکار برداشت محصول

از ربات‌ها به منظور برداشت میوه در باغ ها با هزینه ای کمتر نسبت به نیروی انسانی، استفاده می شود.

ربات‌های خانگی

ربات‌های خانگی، ربات‌های ساده ای هستند که برای انجام یک کار مشخص در خانه استفاده می‌شوند. از آن‌ها برای انجام کارهای ساده ولی خسته کننده برای انسان‌ها، مثلا جارو کشیدن، تمیز کردن کف اتاق و یا زدن چمن ها استفاده می شود. از جمله ربات‌های خانگی می‌توان به Roomba اشاره کرد.

ربات‌های نظامی

ربات‌های نظامی شامل ربات SWORDS ساخته شرکت Foster-Miller است که امروزه در نبرد های زمینی مورداستفاده قرار می‌گیرد. این ربات می‌تواند از اسلحه های مختلفی استفاده کند. همچنین در حال حاضر صحبت هایی نیز در مورد دادن درجه ای از خودگردانی به این ربات در شرایط جنگی مطرح‌شده است. پهباد های جنگی (UCAV)، نوعی پهباد (UAV) هستند که قادر به حمل مهمات جنگی می باشند. این پهبادها توانایی انجام ماموریت های مختلفی از قبیل نبرد هوا به زمین، دارند. در حال حاضر، UCAV هایی در حال طراحی و ساخت هستند که می‌توانند به‌صورت خودگردان پرواز کرده و مسیر و هدفشان را انتخاب کنند و بیشتر تصمیم های ضروری را به‌صورت مستقل، اتخاذ کنند. به‌عنوان نمونه از این دسته از ربات‌ها می‌توان به BAE Taranis ساخت بریتانیا اشاره کرد که می‌تواند بدون نیاز به خلبان، بر روی قاره های مختلف پرواز کند و از ابزار های جدیدی برای جلوگیری از شناسایی شدن بهره می برد. پرواز های آزمایشی این پهباد نظامی از سال 2011 آغاز شده است.

انجمن پیشبرد هوش مصنوعی(AAAI) این موضوع را با جزئیات فراوان بررسی کرده است و رئیس این انجمن، تحقیق جدیدی را برای بررسی های بیشتر در این زمینه تصویب کرده است.

ربات SWORDS ساخته شرکت Foster-Miller

برخی از متخصصان پیشنهاد کرده‌اند تا هوش های مصنوعی بشر دوستانه ساخته شوند. یعنی پیشرفت هایی که در حال حاضر در زمینه هوش مصنوعی در حال رخ دادن است باید شامل تلاش هایی باشد که در آن هوش های مصنوعی به‌صورت ذاتی، بشر دوستانه و انسانی برخورد کنند. در این زمینه اقداماتی نیز انجام گرفته است و کشور هایی مانند ژاپن و کره جنوبی که از ربات‌ها به طور گسترده استفاده می کنند، شروع به تصویب قوانینی کرده‌اند که ربات‌ها را ملزم به داشتن سیستم‌های ایمنی و مجموعه قوانینی شبیه به سه قانون اصلی رباتیک که توسط آسیموف ارائه شده بود، می کند.در این زمینه، یک گزارش رسمی توسط کمیته سیاست گذاری صنایع رباتیک دولت ژاپن در سال 2009 منتشر شد. مقامات و محققان چینی نیز گزارشی را منتشر کرده‌اند که در آن مجموعه قوانین اخلاقی جدید و مجموعه دستورالعمل هایی به نام “مطالعات قانونی ربات” پیشنهاد شده است. اخیرا، نگرانی‌هایی در رابطه با توانایی دروغگویی ربات‌ها در مواجهه با سوالات مختلف، به وجود آمده است.

ربات‌های معدنی

ربات‌های معدنی، به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند تا بتوانند برخی از مشکلاتی را که صنعت معدن در حال حاضر با آن‌ها دست و پنجه نرم می کند، حل کنند. این مشکلات شامل کمبود مهارت، افزایش بهره وری با وجود کاهش عیار مواد معدنی و دست یابی به اهداف زیست محیطی است. به دلیل ماهیت خطرناک معدن کاری،به‌خصوص معدن کاری زیرزمینی، استفاده از ربات‌های خودگردان، نیمه خودگردان و کنترل از راه دور در چند سال اخیر به شدت گسترش یافته است.

برخی از تولید کنندگان وسایل نقلیه، قطار ها، کامیون ها و لودر های خودگردانی را ارائه می کنند که می‌تواند بدون دخالت انسان، مواد معدنی را بارگیری کرده، آن‌ها را از محل معدن به مقصد منتقل کند و در آنجا آن‌ها را تخلیه کند. یکی از بزرگترین شرکت های معدنی دنیا به نام Rio Tinto اخیرا ناوگان کامیون های خودگردان خود را به بزرگترین ناوگان معدنی خودگردان جهان تبدیل کرده است. این ناوگان شامل 150 کامیون خودگردان ساخت شرکت Komatsu است و در بخش غربی استرالیا فعالیت می کند. به طور مشابه، شرکت BHP نیز گسترش ناوگان دستگاه‌های حفاری خودگردان خود به بزرگترین ناوگان دستگاه‌های حفاری خودگردان تایید کرده است. در این ناوگان از 21 دستگاه حفاری خودگردان ساخت شرکت Atlas Capco استفاده شده است.

در حال حاضر دستگاه‌های حفاری، دستگاه‌های جبهه کار طولانی و دستگاه‌های سنگ شکن به‌صورت ربات‌های خودگردان موجود هستند. سیستم کنترل دکل حفاری، محصول شرکت Atlas Capco می‌تواند به‌صورت خودکار برنامه حفاری را بر روی یک دکل حفاری اجرا کند. در این سیستم، دستگاه با استفاده از GPS به محل مورد نظر منتقل می شود، دکل حفاری آماده می شود و عملیات حفاری تا عمق مورد نظر انجام می‌گیرد. به طور مشابه، سیستم Rocklogic که توسط شرکت Transmin ساخته‌شده، می‌تواند به‌صورت خودکار مسیر سنگ شکن را تا رسیدن مقصد مورد نظر انتخاب کند. چنین سیستم‌هایی ایمنی و بازدهی عملیات معدنکاری را به طرز چشمگیری افزایش می‌دهند.

ربات چیست؟ قسمت 1
ربات چیست؟ قسمت 2
ربات چیست؟ قسمت 3
ربات چیست؟ قسمت 4
ربات چیست؟ قسمت 5
ربات چیست؟ قسمت 6
ربات چیست؟ قسمت 7
ربات چیست؟ قسمت 8

اکتبر 20, 2019/0 دیدگاه /توسط daliri

ربات چیست؟ قسمت 6

آموزش های عمومی هوش مصنوعی

ریشه شناسی ربات (اتیمولوژی)

واژه ربات برای اولین بار توسط کارل چاپک نویسنده اهل جمهوری چک و در نمایشنامه کارخانه ربات‌سازی روسوم در سال 1920 مورداستفاده قرار گرفت. این نمایشنامه در یک کارخانه شروع می شود که در آن از یک ماده شیمیایی به‌جای پروتوپلاسم(بخش زنده سلول) استفاده می شود تا بتوان انس آن‌هایی زنده ولی ساده را تولید کرد که به آن‌ها ربات گفته می شود. این نمایشنامه بر روی جزئیات تکنولوژیکی ساخت این موجودات زنده تمرکز نمی کند اما ظاهر این موجودات، دربردارنده ایده های اولیه ربات‌های انسان‌نما ( اندروید) می باشد. این ربات‌های کارگر که به طور انبوه تولید شده‌اند، به‌صورت بسیار پربازده ولی بدون احساس، ناتوان از فکر کردن به‌صورت ابتکاری و بی تفاوت نسبت به حفظ جان خود به تصویر کشیده شده‌اند.

یکی از مشکلات مطرح‌شده در این نمایشنامه این است که آیا ربات‌ها مورد بهره کِشی قرار می‌گیرند یا نه و در ادامه تبعات وابستگی شدید انسان به نیروی کار مصنوعی نمایش داده می شود( به‌خصوص بعد از این‌که تعدادی از ربات‌های ساخته‌شده با روشی خاص، به خودآگاهی می رسند و ربات‌های سرتاسر دنیا را به شورش علیه انسان‌ها تحریک می کنند).

کارل چاپک خودش این واژه را اختراع نکرد. او نامه ای کوتاه به بخش ریشه شناسی فرهنگ لغت انگلیسی آکسفورد نوشت و در آن برادرش جوزف چاپک را که یک نویسنده و نقاش بود به‌عنوان خالق اولیه کلمه ربات معرفی کرد.

چاپک در مقاله ای که در مجله Lidové noviny (متعلق به جمهوری چک) منتشر شد توضیح داد که در ابتدا قصد داشت این موجودات را laboři( کارگر به زبان لاتین) نام‌گذاری کند اما از این کلمه خوشش نمی آمد، بنابراین از برادرش مشورت گرفت. جوزف نیز به او کلمه ی roboti را پیشنهاد کرد.

Robota در زبان چک، از نظر ادبی به معنای بیگاری و کار اجباری و همچنین به‌صورت تلویحی به معنای کار سخت و دشوار است و همچنین در بسیاری از زبان‌های اسلاوی( مانند بلغاری،روسی، صربی، لهستانی، مقدونیه ای،اوکراینی و مجارستانی)، این واژه به معنای عمومی کار و نیروی کار است.

به طور سنتی، Robota مدت زمانی بود که یک کارگر باید به‌صورت اجباری در اختیار اربابش قرار می گرفت. این مدت به طور معمول 6 ماه از سال در نظر گرفته می‌شد. ریشه این کلمه در زبان اسلاوی کلیسایی باستان است که در آن rabota به معنی بندگی و خدمت اجباری است که البته خود این واژه نیز از ریشه *orbh- متعلق به زبان پوروا هندواروپایی گرفته شده است. واژه ربات با ریشه آلمانی Arbeit( به معنی کار) هم ریشه تلقی می شود.

واژه رباتیک به که برای توصیف علم بررسی ربات‌ها استفاده می شود، اولین بار توسط ایزاک آسیموف، نویسنده داستان‌های علمی-تخیلی استفاده شد. آسیموف، زمینه ای به نام “سه قانون اصلی رباتیک” را ساخت که در داستان‌های مختلف او مورداستفاده قرار گرفته است.

این قوانین در داستان‌های تخیلی دیگر که توسط نویسنده های مختلفی نوشته شده نیز مورداستفاده قرار گرفته اند ( سه قانون مطرح‌شده توسط آسیموف کاملا تخیلی هستند و هیچ فناوری که تاکنون ساخته‌شده باشد توانایی درک یا پیروی از آن‌ها را ندارد. درحقیقت، بسیاری از ربات‌ها برای کاربردهای نظامی ساخته می‌شوند که کاملا بر خلاف آنچه در قانون اول آسیموف گفته شده، است و در برخی موارد، قانون سوم او را نیز نقض می کند).

پروفسور Joanna Bryson از دانشگاه University of Bath در این باره می گوید: “مردم اغلب در مورد قانون های آسیموف فکر می کنند؛ اما این قوانین برای این طراحی شده بودند تا نشان دهند یک سیستم اخلاقی ساده هرگز موثر نخواهد بود؛ اگر داستان‌های کوتاه آسیموف را بخوانید خواهید دید که در تمامی آن‌ها، عدم پیروی ربات‌ها از قوانین آسیموف منجر به اتفاقات اصلی داستان می شود. پس می‌توان گفت این قوانین کاملا غیر کاربردی هستند”.

انواع ربات‌های مدرن

ربات‌های متحرک

ربات‌های متحرک می‌توانند در محیط اطرافشان حرکت کنند و به یک موقعیت مکانی مشخص محدود نیستند. به‌عنوان مثالی از یک ربات متحرک می‌توان به ارابه یا ربات های حمل و نقل خود راهنما (AGVs) اشاره کرد. AGV یک ربات متحرک به شمار می‌رود که علامت ها و یا سیم های بر روی کف زمین را دنبال می کند و یا با کمک دید خود و یا استفاده از لیرزها، از نقطه ای به نقطه دیگر جابجا می شود. AGV ها در ادامه مطلب به طور گسترده تری مورد بررسی قرار می‌گیرند.

نمونه ای از ربات های متحرک مشهور به ارابه یا ربات های حمل و نقل خود راهنما – AVGs

ربات‌های متحرک در محیط های صنعتی، نظامی و امنیتی مورداستفاده قرار می‌گیرند. همچنین در بعضی موارد از این ربات‌ها به‌عنوان کالای مصرفی و به منظور سرگرمی یا انجام دادن کارهایی مشخص مانند جارو کردن خانه نیز استفاده می شود. ربات‌های متحرک موضوع اصلی بسیاری از تحقیقاتی هستند که در حال حاضر در زمینه رباتیک در حال انجام است و تقریباً هر دانشگاه بزرگی، یک یا دو آزمایشگاه را به تحقیق بر روی ربات‌های متحرک اختصاص داده است.

ربات‌های متحرک اغلب در محیط هایی که کنترل دقیقی بر روی آن‌ها صورت می‌گیرد، مثلا در خطوط مونتاژ، مورداستفاده قرار می‌گیرند زیرا این ربات‌ها در واکنش نشان دادن به دخالت های غیر منتظره مشکل خواهند داشت. به همین دلیل نیز انسان‌ها به ندرت با این گونه ربات‌ها روبرو می‌شوند. با این وجود، ربات‌های خانگی که برای تمیز کردن و نگهداری منزل به کار می روند در بسیاری از کشور های توسعه یافته متداول هستند. از ربات‌های متحرک در کاربردهای نظامی نیز استفاده می شود.

ربات‌های صنعتی

ربات‌های صنعتی اغلب از یک بازوی مفصل دار( بازوی مکانیکی چند قسمتی) و بخش انتهایی آن که به یک سطح ثابت متصل می شود، تشکیل شده‌اند. یکی از متداول ترین انواع بخش انتهایی، گیره ها هستند.

سازمان بین المللی استانداردسازی تعریف ربات صنعتی(بازوی مکانیکی) را در استاندارد ISO 8373 به شرح زیر تعریف کرده است:

“یک بازوی مکانیکی با کنترل خودکار، قابل برنامه ریزی و چندکاره که می‌توان آن را در سه محور مختلف(یا بیشتر) برنامه ریزی کرد. این ربات می‌تواند به‌صورت ثابت در محل و یا متحرک، در کاربردهای اتوماسیون صنعتی مورداستفاده قرار بگیرد.”

این تعریف توسط فدراسیون بین المللی رباتیک، شبکه تحقیقات رباتیک اروپا (Euron) و بسیاری از کمیته های استاندارد کشور های مختلف مورد قبول واقع شده است.

ربات‌های خدماتی

بیشتر ربات‌های صنعتی و بازو های مکانیکی به‌صورت ثابت هستند و به منظور تولید و توزیع کالا ها مورداستفاده قرار می‌گیرند. اما واژه “ربات‌های خدماتی” به خوبی ربات‌های صنعتی تعریف نشده است. فدراسیون بین المللی رباتیک، تعریف اولیه ای را برای این گونه ربات‌های مشخص کرده است:” یک ربات خدماتی، رباتی است که برای ارائه خدماتی که رفاه انسان‌ها و تجهیزات مفید است، به‌صورت نیمه یا تمام خودگردان عمل می کند. این ربات در فعالیت های تولیدی شرکت نمی کند.”

نمونه ای از یک ربات خدماتی مشهور به TWENDY-ONE

ربات‌های آموزشی

می‌توان از ربات‌ها به‌عنوان وسایل کمک آموزشی برای معلمان استفاده کرد. از دهه 1980، ربات‌هایی به شکل لاک پشت در مدارس مورداستفاده قرار می گرفتند و دانش آموزان با استفاده از زبان برنامه‌نویسی لوگو، آن‌ها را برنامه ریزی می‌کردند.

امروزه کیت های رباتی مانند Lego Mindstorms NXT، BIOLOID، OLLO و یا ربات‌های آموزشی شرکت BotBrain در بازار موجود هستند. این کیت ها به کودکان کمک می کنند تا در مورد ریاضی، فیزیک، برنامه‌نویسی و الکترونیک چیز های مختلفی یاد بگیرند. ربات‌ها حتی از طریق مسابقات رباتیک، وارد زندگی دانش آموزان مقاطع ابتدایی و دبیرستان نیز شده است و هر ساله مسابقات مختلفی در سرتاسر جهان برگزار می شود.

کیت رباتیLego Mindstorms NXT از سری ربات های آموزشی

البته دستگاه‌هایی نیز وجود دارند که به شکل ربات طراحی شده‌اند که به‌عنوان نمونه می‌توان به کامپیوتر معلم به نام Leachim و یا 2-XL که یک اسباب بازی آموزشی به شکل ربات است اشاره کرد. هر دو این وسایل توسط Michael J. Freeman ساخته‌شده‌اند.

ربات‌های ماژولار (تکه ای)

ربات‌های ماژولار، نسل جدیدی از ربات‌ها هستند که قرار است با تکه ای کردن ساختار ربات‌ها، موارد کاربرد آن‌ها را بیشتر کنند. بهبود عملکرد و بازده ربات‌های ماژولار نسبت به ربات‌های معمولی آسان تر است. این ربات‌ها از یک نوع ماژول (تکه) مشابه یا چند نوع ماژول مختلف و یا ماژول های شبیه به هم که اندازه آن‌ها با هم متفاوت است، ساخته می‌شوند. ساختار این ربات‌ها باعث می شود تا امکان تغییر شکل های زیادی داشته باشند. در واقع می‌توان ربات‌های ماژولار را با بیش از 8 درجه آزادی نیز طراحی کرد. با این وجود، برنامه‌نویسی و سینماتیک و دینامیک معکوس برای این دسته از ربات‌ها نسبت به ربات‌های معمولی پیچیده تر است.

ربات‌های ماژولار ممکن است از ماژول های L شکل، ماژول های مکعبی، ماژول های H شکل و ماژول های U شکل تشکیل شوند. فناوری ANAT که اولین فناوری مخصوص برای ساخت ربات‌های ماژولار است و توسط شرکت Robotics Design طراحی شده، امکان ساخت ربات‌های ماژولار با ماژول های H و U شکل را فراهم می کند به طوری که این ماژول ها در زنجیره هایی به یکدیگر متصل هستند. از چنین سیستمی برای ساخت ربات‌های ماژولار با شکل های همگن و یا غیرهمگن استفاده می شود.

نمونه ای از ربات ماژولار

ربات‌های ساخته‌شده با فناوری ANAT را می‌توان با n درجه آزادی در نظر گرفت زیرا در این سیستم هر ماژول، یک سیستم رباتیک متحرک کامل است که به راحتی در برابر حرکت ماژول های قبل و بعد از خود در زنجیره، حرکت می کند و جابجا می شود. در نتیجه هر یک ماژول، امکان داشتن یک درجه آزادی را فراهم می کند. بنابراین، هرچقدر ماژول هایی بیشتری به یکدیگر متصل باشند، مجموعه آن‌ها درجه آزادی بیشتری خواهد داشت. ماژول های L شکل را نیز می‌توان به‌صورت زنجیره ای در آورد، البته با افزایش اندازه زنجیره، اندازه ماژول ها باید به ناچار کمتر شود زیرا در غیر این صورت، با اضافه شدن باری که به دو انتهای زنجیره وارد می شود، کرنش وارد بر ماژول هایی که در وسط زنجیره هستند افزایش می یابد.

ربات‌های ANAT با ماژول های H شکل از این مشکل رنج نمی‌برند زیرا طراحی آن‌ها به‌گونه‌ای است که به ربات اجازه می دهد تا فشار و ضربه‌ی وارده را به طور یکنواخت در سرتاسر ماژول ها پخش کند و در نتیجه با افزایش طول ربات، ظرفیت باربری آن کاهش نمی یابد. ربات‌های ماژولار را می‌توان به‌صورت دستی و یا خودکار مجددا تغییر شکل داد تا به رباتی دیگر تبدیل شود. در این فرآیند حتی ممکن است کاربرد ربات نیز عوض شود. به دلیل این‌که ربات‌های ماژولار با ساختار مشابه، از ماژول هایی تشکیل شده‌اند که برای ربات‌های مختلف استفاده می‌شوند، می‌توان یک ربات ماژولار به شکل مار را با رباتی مشابه ترکیب کرد تا یک ربات چند بازویی به دست آورد، یا حتی می‌توان آن را به ربات‌های کوچک تری تقسیم کرد که هر کدامشان باز هم می‌توانند به ربات‌های کوچکتری تقسیم شوند. این قابلیت به یک ربات ماژولار اجازه می دهد در یک وظیفه مشخص، به‌صورت کاملا تخصصی عمل کند یا توانایی انجام چند وظیفه مختلف را به طور همزمان داشته باشد.

فنّاوری ربات‌های ماژولار امروزه در حمل و نقل هیبریدی، اتوماسیون صنعتی، نظافت و تعمیر کانال های تهویه هوا مورداستفاده قرار می‌گیرد. بسیاری از مراکز تحقیقاتی و دانشگاه ها نیز بر روی این فنّاوری تحقیق کرده‌اند و حتی توانسته اند نمونه های اولیه موفقی را نیز بسازند.

ربات‌های مشارکتی

ربات‌های مشارکتی یا همکار که به آن‌ها کوبات نیز گفته می شود، ربات‌هایی هستند که می‌توانند در حین انجام مسئولیت‌های صنعتی ساده، به‌صورت ایمن و موثر با کارگران تعامل داشته باشند. با این وجود بازوهای ربات و سایر شرایط محیطی در کارگاه ممکن است باعث ایجاد حوادثی شوند؛ در نتیجه لازم است تا قبل از از هرگونه استفاده واقعی، تحلیل خطرات احتمالی انجام شود.

ربات‌های مشارکتی که امروزه در صنعت مورداستفاده قرار می‌گیرند عمدتاً ساخت شرکت Universal Robots در کشور دانمارک هستند.

شرکت Rethink Robotics که توسط Rodney Brooks تاسیس شده، در سپتامبر سال 2012 رباتی به نام Baxter را معرفی کرد. این ربات، یک ربات صنعتی است که به‌گونه‌ای طراحی شده تا بتواند با سایر کارگران در محیط کارگاه، به طور ایمن تعامل داشته باشد و بتوان آن را برای انجام کار های ساده برنامه ریزی کرد.

ربات‌های Baxter در صورتی که انسانی در مسیر بازو های رباتیک آن‌ها قرار داشته باشد متوقف می‌شوند و همچنین کلید های مخصوص خاموش کردن ربات نیز به‌صورت برجسته بر روی بدنه آن‌ها نصب شده است. این ربات‌ها که با هدف فروش به کسب و کار های کوچک ساخته‌شده‌اند، به‌عنوان معادل رباتیک یک کامپیوتر شخصی تلقی می‌شوند. تا ماه مِی 2014، 190 شرکت در ایالات‌متحده ربات‌های Baxter را خریداری کرده‌اند و این ربات‌ها در بریتانیا نیز به‌صورت تجاری مورداستفاده قرار می‌گیرند.

ربات‌ها در جامعه

تقریباً نصف ربات‌های جهان در قاره آسیا، 32 درصد در اروپا، 16 درصد در آمریکای شمالی، 1 درصد در استرالیا و 1 درصد نیز در آفریقا هستند. 40 درصد تمام ربات‌های جهان در کشور ژاپن هستند که این کشور را به بزرگترین کشور از نظر تعداد ربات‌ها تبدیل می کند.

استقلال ربات‌ها و سوالات اخلاقی مطرح‌شده

با پیشرفته تر شدن ربات‌ها، این سوال که چه قوانین اخلاقی می‌تواند رفتار آن‌ها کنترل کند توسط متخصصان و دانشگاهیان متعددی بررسی شده است. سوال دیگری که در این زمینه مطرح است این است که آیا ربات‌ها می‌توانند داشتن هر نوع حق اجتماعی، فرهنگی، اخلاقی یا حقوقی را ادعا کنند یا خیر. یک تیم از دانشمندان اعلام کرده که ممکن است تا سال 2019، مغز رباتیک ساخته شود. عده ای دیگر پیش بینی می کنند هوش رباتیک تا سال 2050 به طرز چشمگیری گسترش خواهد یافت. پیشرفت های اخیر، رفتار ربات‌ها را بسیار پیچیده تر از قبل کرده است. تاثیر اجتماعی ربات‌های هوشمند موضوع مستندی به نام Plug & Pray محصول سال 2010 میلادی است. Vernor Vinge

(متخصص و رمان نویس آمریکایی) اعلام کرده ممکن است زمانی برسد که کامپیوتر ها و ربات‌ها از انسان باهوش تر شوند. او این پدیده را تکینگی فناوری نامیده است. او همچنین معتقد است این پدیده می‌تواند برای انسان‌ها تا حدودی یا حتی به مقدار زیادی خطرناک باشد. عواقب احتمالی و راهکار مناسب برای این پدیده در مکتبی که به نام سینگولاریتاریانیسم (Singularitarianism) شناخته می شود، مورد بحث و بررسی قرار می‌گیرد.

در سال 2009، متخصصان در کنفرانسی به میزبانی انجمن پیشبرد هوش مصنوعی (AAAI) شرکت کردند و در مورد این‌که آیا ممکن است ربات‌ها بتوانند هرگونه استقلالی به دست بیاورند و در صورت استقلال آن‌ها، این امر چقدر می‌تواند برای انسان‌ها تهدید یا خطر به شمار رود، بحث و گفتگو کردند. آن‌ها به این مطلب اشاره کردند که برخی از ربات‌ها توانسته اند به شکل های مختلفی از نیمه استقلال برسند. برای مثال بعضی از ربات‌ها می‌توانند خودشان منبع انرژی را پیدا کنند و یا به طور کاملا مستقل، از بین دشمنان، اهدافی را انتخاب کرده و با استفاده از سلاح هایشان به آن‌ها حمله کنند. آن‌ها همچنین به این مطلب اشاره کردند که برخی از ویروس های کامپیوتری می‌توانند در مقابل پاک سازی مقاومت کنند و به درجه “هوش سوسک ها” رسیده اند. البته دستیابی ربات خودآگاهی کامل، یعنی مشابه آنچه در بسیاری از کتاب ها و فیلم های علمی-تخیلی دیده می شود، محتمل نیست، اما خطرات و مشکلات احتمالی دیگری وجود دارد. منابع رسانه ای و گروه های علمی مختلفی به روند تغییرات مشابهی در بخش های مختلف رباتیک اشاره کرده‌اند که در کنار هم ممکن است منجر به افزایش کاربردهای ربات‌ها و خودگردانی و استقلال آن‌ها شود که طبیعتا نگرانی‌هایی را نیز در بر خواهد داشت. در سال 2015، نشان داده شد که ربات‌های Nao alderen توانایی داشتن درجه ای از خودآگاهی را نیز دارند. محققین آزمایشگاه هوش مصنوعی و منطق موسسه پلی تکنیک Rensselaer در نیویورک، آزمایشی را انجام دادند که در آن ربات به خودآگاهی رسید؛ و وقتی این اتفاق افتاد ربات جواب قبلی خود به یک سوال مشخص را اصلاح کرد.

ربات‌های نظامی

بعضی از متخصصان و اعضای جامعه دانشگاهی، استفاده از ربات‌ها برای نبرد نظامی، به‌خصوص زمانی که دارای قابلیت‌های خودگردانی و استقلال نسبی باشند را زیرسوال برده اند. همچنین نگرانی‌هایی نیز در مورد فناوری که امکان کنترل ربات‌های مسلح را توسط ربات‌های دیگر فراهم می کند وجود دارد. نیروی دریایی ایالات‌متحده، با بودجه خود گزارشی را تهیه کرده که می گوید با پیچیده تر شدن و پیشرفت ربات‌های نظامی، باید به پیامد های تصمیم گیری آن‌ها به‌صورت مستقل، توجه بیشتری شود. یکی از محققان اعلام کرده که ربات‌های خودگردان می‌توانند رفتار انسانی تری داشته باشند زیرا می‌توانند به طور موثری تصمیم گیری کنند اما سایر متخصصان این مطلب را قبول ندارند.

در سال 2012، ربات چهارپای نظامی Cheetah که نسخه تکامل یافته BigDog می باشد با شکستن رکورد ربات دوپایی MIT که مربوط به سال 1989 بود به‌عنوان سریع ترین ربات دنیا شناخته شد.

رباتی که نگرانی های عمومی زیادی را در این زمینه ایجاد کرده است EATR نام دارد. این ربات می‌تواند سوخت مورد نیاز خود را به طور پیوسته و با استفاده از مواد آلی تامین کند. موتور EATR به‌گونه‌ای طراحی شده تا با استفاده از بیومَس و پوشش گیاهی که به طور مشخص توسط سنسورهایش انتخاب می شود کار کند. ربات می‌تواند این مواد را در میدان جنگ و یا در محل های دیگر پیدا کند. البته مسئولین پروژه اعلام کرده‌اند که این ربات می‌تواند از چربی مرغ نیز به‌عنوان سوخت استفاده کند.

Manuel De Landa، نویسنده و فیلسوف آمریکایی معتقد است موشک های هوشمند و بمب های خودگردان که به درک مصنوعی مجهز هستند نیز می‌توانند به‌عنوان ربات تلقی شوند زیرا می‌توانند به در بعضی موارد به‌صورت مستقل تصمیم بگیرند. او معتقد است این کار، روندی مهم و بسیار خطرناک است که در آن انسان‌ها، مسئولیت اتخاذ تصمیم های مهم را به ماشین‌ها واگذار می کنند.

اکتبر 19, 2019/0 دیدگاه /توسط daliri

ربات چیست؟ قسمت 5

آموزش های عمومی هوش مصنوعی

سیستم‌های کنترل از راه دور

وسایلی که با کنترل از راه دور کار می‌کردند در اواخر قرن نوزدهم و به شکل چند اژدر کنترل از راه دور ظاهر شدند. در اوایل دهه 1870 میلادی، اژدر های کنترل از راه دور توسط جان اریکسن( به‌صورت پنوماتیک)، جان لوییس لِی (هدایت به‌صورت الکتریکی و با کمک سیم) و ویکتور وُن شلیها( هدایت به‌صورت الکترونیکی و با کمک سیم) ساخته شدند.

اژدر بِرِنان که توسط Louis Brennan در سال 1877 اختراع شد، نیرو محرکه خود را از دو پروانه که در جهت عکس یکدیگر می چرخیدند به دست می آورد. این دو پروانه با بیرون آوردن سریع سیم های فولادی از طبلک هایی که در داخل اژدر قرار گرفته بودند، به چرخش در می آمدند. اختلاف سرعت در در آزاد کردن سیم ها، به ایستگاه ساحلی اجازه می داد تا اژدر را به سمت هدفش هدایت کند. این اژدر اولین موشک قابل هدایت کاربردی در دنیا بود. در سال 1897، مخترع بریتانیایی Ernest Wilson، گواهی ثبت اختراع، برای ساخت یک اژدر که توسط امواج هرتیزان(رادیویی) کنترل می‌شد را به نام خود ثبت کرد و در سال 1898، Nikola Tesla یک اژدر کنترل از راه دور بی‌سیم را به‌صورت عمومی در معرض نمایش گذاشت زیرا قصد داشت آن را به نیروی دریایی ایالات‌متحده بفروشد.

Archibald Low، به دلیل تحقیقات نوآورانه اش بر روی موشک ها و هواپیما های هدایت پذیر در جریان جنگ جهانی اول به‌عنوان “پدر سیستم‌های هدایت رادیویی” شناخته می شود. در سال 1917، او یک هواپیمای کنترل از راه دور را برای یگان پروازی سلطنتی بریتانیا به نمایش گذاشت و در همان سال، اولین موشک هدایت شونده با سیم را ساخت.

ریشه واژه “ربات”

واژه “ربات” اولین بار برای یک ماشین انسان‌نمای خودکار در نمایشنامه کارخانه ربات‌سازی روسوم که توسط کارل چاپک نویسنده اهل جمهوری چک در سال 1920 نوشته شده به کار رفت. اما کارل، برادرش جوزف چاپک را به‌عنوان مخترع اصلی واژه ربات می شناسد. خود کلمه “ربات”، کلمه ای جدید نبود و در زبان اسلاوی، به‌صورت robota(کارگر اجباری) وجود داشت. منظور از این واژه آن دسته از روستاییان و کشاورزانی بودند که تحت نظام فئودالی حاکم بر اروپای قرن نوزدهم، مجبور به کار اجباری برای فئودال ها بودند. در داستان تخیلی چاپک، انسان‌های مصنوعی و بدون روح، با کمک فنّاوری های جدیدی خلق می‌شدند. چاپک به خوبی این ماشین‌ها را در همان زمینه قدیمی طبقه اجتماعی robota های دوران فئودالیسم قرار داد به طوری که واژه ربات در نمایشنامه او به دسته جدیدی از کارگر های مصنوعی و ساخته دست بشر اشاره داشت.

صحنه ای از نمایش نامه کارخانه ربات سازی روسوم نوشته شده توسط کارل چاپک که در آن سه ربات مشخص هستند

ربات‌های اولیه

در سال 1928، یکی از اولین ربات‌های انسان‌نما به نام اریک، در نمایشگاه سالانه انجمن MES به نمایش گذاشته شد. او در این گردهمایی سخنرانی کرد. این ربات که توسط W. H. Richards ساخته‌شده بود دارای بدنه آلومینیومی، 11 آهنربای الکتریکی و یک موتور حرکتی بود که توان آن توسط منبع تغذیه 12 ولتی تامین می‌شد. این ربات می‌توانست دست ها و سرش را تکان دهد و از طریق کنترل از راه دور و یا کنترل صوتی هدایت می‌شد. اریک و ربات بردارش یعنی جرج، برای نمایش قابلیت‌هایشان، به دور دنیا سفر کردند.

ربات اریک – سال 1928 میلادی

در سال 1926، شرکت Westinghouse، ربات Televox را معرفی کرد. این ربات از جنس مقوا ساخته‌شده بود و به چند دستگاه برقی دیگر متصل بود و کاربر می‌توانست با استفاده از این ربات، آن‌ها را خاموش یا روشن کند.

در سال 1939، ربات انسان‌نمای Elektro، در نمایشگاه جهانی نیویورک رونمایی شد. این ربات قدی معادل 2 متر و 10 سانتی‌متر و وزنی معادل 120 کیلوگرم داشت و می‌توانست از طریق فرم آن‌های صوتی حرکت کند، حدود 700 کلمه صحبت کند(با استفاده از یک گرامافون با سرعت 78 دوران در دقیقه)، سیگار بکشد، بادکنک ها را بترکاند و سر و دستانش را تکان دهد. بدنه این ربات از چرخنده های فولادی و چارچوبی برای نصب موتور دستگاه ساخته‌شده بود و روی آن پوشش آلومینیومی کشیده شده بود. در سال 1928، اولین ربات ساخت کشور ژاپن به نام Gakutensoku توسط ماکوتو نیشیمورا (زیست شناس) طراحی و ساخته شد.

ربات‌های جدید خودگردان یا خودمختار (autonomous robots)

اولین ربات‌های الکترونیکی خودگردان با رفتار پیچیده توسط William Grey Walter در موسسه عصبی Burden در شهر بریستول انگلستان و در سال های 1948 و 1949 ساخته شدند. او می خواست ثابت کند ارتباطات زیاد بین تعداد محدودی از سلول های مغز می‌تواند باعث نمود رفتار های بسیار پیچیده ای شود. در واقع او معتقد بود راز نحوه کار کردن مغز در در نحوه اتصال اجزای آن نهفته است. اولین ربات‌های ساخت او، به نام Elmer و Elsie بین سال های 1948 و 1949 ساخته شدند و اغلب به دلیل شکل و سرعت پایین حرکتشان به آن‌ها لاک پشت گفته می‌شد. این ربات‌های لاک پشتی سه چرخه، از قابلیت فتوتاکسیس( ردیابی مسیر نور تابانده شده) بهره می بردند و با کمک این قابلیت می‌توانستند در صورت کم شدن باتری، مسیر خود را به ایستگاه شارژ مجدد پیدا کنند.

Walter بر استفاده از الکترونیک آنالوگ برای شبیه‌سازی فرآیند های مغزی تاکید داشت در حالی که افراد هم عصر او مانند Alan Turing و John von Neumann به فرآیند های ذهنی به‌صورت دیجیتال نگاه می‌کردند. کار های او الهام بخش بسیاری از محققین رباتیک نسل های آینده مانند Rodney Brooks ، Hans Moravec و Mark Tilden بود. تجسم های جدیدی از ربات‌های Walter را می‌توان در شاخه‌ای از رباتیک به نام رباتیک BEAM( زیست‌شناسی، الکترونیک، زیبایی شناسی و مکانیک) مشاهده کرد.

اولین رباتی که به‌صورت دیجیتالی عمل می کرد و قابل برنامه ریزی بود توسط George Devol در سال 1954 ساخته شد و در نهایت Unimate نام گرفت. این ربات، زمینه را برای صنعت رباتیک مدرن فراهم کرد. Devol اولین Unimate را در سال 1960 به شرکت جنرال موتورز فروخت. این ربات در سال 1961 در یکی از کارخانه های این شرکت در نیوجرزی آمریکا نصب شد تا قطعات داغ فلز را از یک دستگاه ریخته‌گری بلندکرده و آن‌ها را در جایی انبار کند. گواهی ثبت اختراع Devol برای اولین بازوی رباتیک قابل برنامه ریزی و تمام دیجیتال، به‌عنوان پایه و اساس صنعت رباتیک مدرن شناخته می شود.

اولین ربات palletizer(ربات برداشت مواد و قرار دادن آن‌ها در جایی دیگر) در سال 1963 و توسط شرکت Fuji Yusoki Kogyo ساخته شد. در سال 1973، رباتی با شش محور الکترومکانیکی توسط شرکت رباتیک KUKA در آلمان ثبت شد. باز رباتیک مفصلی(PUMA) توسط Victor Scheinman در سال 1976 ساخته شد و طرح آن به شرکت Unimation فروخته شد.

کاربرد ربات‌های صنعتی و تجاری امروزه به شدت افزایش پیدا کرده و این ربات‌ها، وظایفشان را ارزان تر و یا با دقت و اطمینان پذیری بیشتری نسبت به انسان‌ها انجام می‌دهند. از ربات‌ها همچنین برای انجام کارهایی استفاده می شود که انجام دادن آن‌ها برای انسان‌ها، بسیار سخت یا خطرناک یا کسل کننده است. ربات‌ها، کاربردهای فراوانی در تولید، مونتاژ، بسته بندی، حمل و نقل، اکتشافات زمینی و فضایی، جراحی های پزشکی، سلاح های نظامی، تحقیقات آزمایشگاهی و تولید انبوه کالاهای مصرفی و صنعتی دارند.

آینده رباتیک

روش‌های مختلفی برای توسعه علم رباتیک و ربات‌ها به وجود آمده است. یکی از این روش ها رباتیک تکاملی نام دارد که در آن تعدادی از ربات‌های مختلف تحت آزمایش های متفاوتی قرار می‌گیرند. آن دسته از ربات‌هایی که عملکرد بهتری را در آزمایش های فوق داشته باشند به‌عنوان مدلی برای ساخت نسل بعدی ربات‌ها مورداستفاده قرار می‌گیرند. یکی دیگر از این روش ها، رباتیک توسعه ای نام دارد که تغییرات و پیشرفت های یک ربات را در زمینه های حل مسئله و کاربردهای دیگر مورد بررسی قرار می دهد. اخیرا نوع جدیدی از ربات‌ها معرفی شده که هم به‌عنوان یک گوشی هوشمند و هم به‌عنوان ربات عمل می کند و نام آن RoboHon است.

با پیشرفته تر شدن ربات‌ها، ممکن است در آینده به سیستم عامل استانداردی برای آن‌ها نیاز باشد. “سیستم عامل ربات”(ROS) مجموعه ای از برنامه های کد منبع باز است که در حال حاضر در دانشگاه استنفورد، دانشگاه MIT و دانشگاه فنی مونیخ و البته چند دانشگاه دیگر در حال توسعه است. ROS امکان برنامه‌نویسی سیستم جهت یابی و اعضای بدن ربات را، صرف نظر از نوع سخت افزار به کار رفته در آن، فراهم می کند. همچنین این سیستم عامل دستورات سطح بالایی را نیز برای مواردی چون تشخیص تصویر و یا باز کردن در ها ارائه می کند. وقتی سیستم عامل ROS بر روی کامپیوتر داخلی ربات بوت می شود، داده‌هایی مانند طول و میزان حرکت اعضای مختلف ربات را به دست می آورد. این داده‌ها از طریق سیستم عامل به الگوریتم های سطح بالاتری منتقل می‌شوند. علاوه بر این، مایکروسافت نیز با کمک نرم افزار Robotics Developer Studio که از سال 2007 در دسترس است، در حال توسعه یک سیستم عامل به نام”ویندوز برای ربات‌ها” می باشد.

ژاپن امیدوار است تا سال 2025 بتواند تمامی ربات‌های خدماتی را به‌صورت تمام مقیاس، تجاری سازی کند. بسیاری از تحقیقات در زمینه فناوری در ژاپن توسط موسسات وابسته به دولت، به‌خصوص وزارت بازرگانی این کشور انجام می شود.

بسیاری از کاربردهای ربات‌ها در آینده برای مردم مشخص است. اما این در حالی است که این کاربرد ها در حال حاضر بسیار دور از دسترس توانایی فعلی ربات‌ها هستند. حتی از سال 1982، این اطمینان وجود داشت که روزی ربات‌ها می‌توانند:

قطعات را با جدا کردن ضایعات قالب گیری تمیز کنند.
اتومبیل ها را با اسپری و بدون دخالت انسان رنگ کنند.
چیز های مختلفی را بسته بندی کنند( مثلا بسته های شکلات را به‌صورت کاملا مرتب در جعبه قرار دهند).
کابل های هارنس بسازند.
کامیون ها را با جعبه های محصولات پر کنند.
کالا های نرم مانند پوشاک و کفش را منتقل کنند .
پشم چینی گوسفندان را انجام دهند .
پروتز (اندام های مصنوعی) را تهیه و نصب کنند.
غذا های فست فودی را آماده کنند و یا در سایر صنایع خدماتی کار کنند.
در خانه مشغول به کار شوند (ربات‌های خانگی).
به‌طورکلی می‌توان گفت این پیش بینی ها در بازه زمانی فعلی بیش از حد خوشبینانه است.

کاربردهای جدید و نمونه های اولیه آن‌ها

در سال 2008، شرکت Caterpillar، ایده ساخت دامپ تراکی را که می‌توانست بدون نیاز به راننده، مواد معدنی را از معدن به بیرون منتقل کند، مطرح کرد. بسیاری از تحلیل گران معتقدند کامیون های بدون راننده، در نهایت لجستیک را متحول خواهد کرد و انقلابی عظیم را در صنعت به وجود خواهد آورد.تا پایان سال 2014، Caterpillar توانست این دامپ تراک تمام اتوماتیک را بسازد که انتظار می‌رود فرآیند معدن کاری را به طور چشمگیری متحول کند. در سال 2015، این کامیون های ساخت Caterpillar توسط شرکت معدنیRio Tinto Coal Australia ، به طور کامل در عملیات معدن کاری در استرالیا مورداستفاده قرار گرفتند. برخی تحلیل گران معتقدند در چند دهه آینده، بسیاری از کامیون ها کاملا خودکار خواهند بود.

یک ربات باسواد ( رباتی که توانایی خواندن دارد) به نام Marge، از طریق هوش مصنوعی خود می‌تواند روزنامه بخواند، کلماتی را که از نظر املایی مشکل دارند پیدا کرده و تصحیح کند، در مورد بانک های مختلف مثلا بانک Barclays یاد بگیرد و متوجه شود که برای غذا خوردن، برخی رستوران‌ها مناسب تر از بقیه هستند.

Baxter یک ربات جدید است که در سال 2012 معرفی شد. این ربات می‌تواند با هدایت دیگران، چیز های جدیدی یاد بگیرد. برای مثال یک کارگر می‌تواند به Baxter یاد دهد که یک کار را چگونه انجام دهد. برای این کار او دست هایش را به شکل مورد نظر حرکت می دهد و Baxter حرکات دست او را به خاطر می سپارد. برای تنظیم میزان دقت و ویژگی های مختلف دیگر، دکمه ها و کنترل های بیشتری بر روی دستBaxter وجود دارد. هر کارگر ساده ای می‌تواند Baxter را برنامه ریزی کند و این کار تنها چند دقیقه زمان می برد. کاری که برای سایر ربات‌های صنعتی، به میزان زیادی برنامه‌نویسی و کد نوشتن نیاز دارد تا بتوان از آن استفاده کرد. در واقع می‌توان گفت Baxter برای عمل کردن به برنامه‌نویسی احتیاج ندارد. به هیچ مهندس نرم افزاری نیاز ندارد. همچنین می‌توان به Baxter آموزش داد تا بتواند کار های پیچیده تر و یا چند کار را به‌صورت همزمان انجام دهد. در سال 2015، ربات دیگری به نام Sawyer برای انجام کارهای کوچک تر و دقیق تر ساخته شد.

Baxter یک ربات جدید است که در سال 2012 معرفی شد.

اکتبر 19, 2019/0 دیدگاه /توسط daliri

ربات چیست؟ قسمت 4

آموزش های عمومی هوش مصنوعی

ربات چیست؟ چه کاربردی دارد؟ و چه تاثیراتی بر زندگی انسان خواهد داشت؟

ربات یک ماشین است (به‌خصوص ماشینی که توسط کامپیوتر قابل برنامه‌نویسی باشد ) که می‌تواند مجموعه کارهای پیچیده‌ای را به‌صورت خودکار انجام دهد.

ربات‌ها ممکن است توسط یک دستگاه کنترل خارجی، کنترل شوند یا این‌که دستگاه کنترلی در داخل آن‌ها قرار بگیرد. ربات‌ها ممکن است به‌گونه‌ای ساخته شوند که ظاهری شبیه به انسان داشته باشند اما بیشتر ربات‌ها، ماشین‌هایی هستند که برای انجام کاری ساخته می‌شوند و ظاهر آن‌ها اهمیتی ندارد.

ربات‌ها ممکن است خودگردان یا نیمه خودگردان باشند و انواع مختلفی از قبیل ربات‌های انسان‌نما، مانند ربات ASIMO شرکت هوندا و ربات پینگ‌پونگ‌باز شرکت TOSY، ربات‌های صنعتی، ربات‌های جراحی پزشکی، ربات‌های کمک به بیماران، ربات‌های سگ درمانی، ربات‌های کوچک که از هوش جمعی بهره می‌برند، پهباد هایی مانند هواپیمای بدون سرنشین MQ-1 Predator که توسط نیروی هوایی ایالات‌متحده مورداستفاده قرار می‌گیرد و حتی ربات‌های میکروسکوپی(نانو ربات‌ها) را شامل می‌شوند. ربات‌ها ممکن است با تقلید از ظاهر موجودات زنده و یا شبیه‌سازی حرکات آن‌ها، حس هوشمند بودن و یا توانایی فکر کردن را به انسان القا کنند. انتظار می‌رود تا در دهه آتی، اشیا خودگردان گسترش چشمگیری پیدا کنند. از ارکان اصلی این گسترش می‌توان به ربات‌های خانگی و اتومبیل‌های خودگردان اشاره کرد.

ربات ASIMO در نمایشگاه Expo 2005 ؛ یک ربات انسان‌نمای دو پا

رباتیک

شاخه‌ای از فنّاوری که با طراحی، ساخت، اجرا و کاربرد ربات‌ها به همراه سیستم‌های کامپیوتری لازم برای کنترل ، دریافت پاسخ سنسورها و پردازش اطلاعات آن‌ها سر و کار دارد رباتیک نام دارد. این فنّاوری ها با ماشین‌های خودکاری سر و کار دارند که می‌توانند جای انسان را در محیط های خطرناک و یا در فرآیند های تولید بگیرند یا می‌توانند از نظر ظاهر، رفتار و یا فرآیند های یادگیری و درک شبیه انسان عمل کنند. امروزه بسیاری از ربات‌ها از طبیعت الهام گرفته‌شده‌اند و شاخه‌ای به نام رباتیک الهام گرفته از طبیعت را ایجاد کرده‌اند. این ربات‌ها همچنین شاخه جدیدتری به نام رباتیک نرم را نیز پدید آورده‌اند.

از زمان تمدن‌های باستانی، موارد بسیاری از دستگاه‌های خودکار که توسط انسان قابل تنظیم بودند و یا حتی ماشین‌های خودکاری که شبیه انسان و یا حیوانات بودند و عمدتاً به‌عنوان سرگرمی به کار می‌رفتند ثبت‌شده است. با پیشرفت روش‌های مکانیکی در عصر انقلاب صنعتی، کاربردهای مفیدتری مانند ماشین‌های خودکار یا ماشین‌های کنترل از راه دور و کنترل از راه دور بی‌سیم، اختراع شدند.

کلمه “ربات” اولین بار در نمایشنامه کارخانه ربات‌سازی روسوم که توسط کارل چاپک نویسنده اهل جمهوری چک نوشته شده به کار رفت. در این نمایشنامه کلمه ربات به یک موجود خیالی شبیه به انسان اطلاق می‌شد. بنابراین چاپک، خالق حقیقی واژه ربات است. با ظهور اولین ربات‌های الکترونیکی خودگردان که در سال 1948 توسط William Grey Walter در شهر Bristol انگلستان ساخته شد و همچنین ماشین‌های کنترل عددی کامپیوتری(CNC) در اواخر دهه 1940 میلادی توسط John T. Parsons و Frank L. Stulen، علم الکترونیک به نیروی پیشران توسعه تبدیل شد. اولین ربات تجاری، دیجیتال و قابل برنامه ریزی توسط George Devol در سال 1954 ساخته شد. نام این ربات Unimate بود. این ربات در سال 1961 به شرکت General Motors فروخته شد. در این شرکت از این ربات برای بلند کردن قطعاتی از فلز داغ از دستگاه‌های ریخته‌گری در کارخانه این شرکت در ایالت NewJersey استفاده می‌شد.

ربات‌ها در انجام مسئولیت‌های تکرارشونده و خطرناک که انسان‌ها ترجیح می‌دهند آن‌ها را انجام ندهند، یا به دلیل محدودیت از نظر اندازه نمی‌توانند انجام دهند و یا به دلیل این‌که در محیط های بسیار سخت مانند فضا و یا در کف اقیانوس‌های انجام می‌شوند، جایگزین انسان‌ها شده‌اند.

نگرانی‌هایی در مورداستفاده روزافزون از ربات‌ها و نقش آن‌ها در جامعه نیز وجود دارد. ربات‌ها اغلب به‌عنوان یکی از عوامل افزایش بیکاری شناخته می‌شوند زیرا امروزه آن‌ها در کارهای مختلفی جایگزین کارگران می‌شوند. استفاده از ربات‌ها در کارهای نظامی نیز نگرانی‌هایی اخلاقی را به دنبال داشته است. احتمال خودگردانی کامل ربات‌ها و تبعات منفی بعدی آن در بسیاری از داستان‌های تخیلی مطرح‌شده و ممکن است در آینده به نگرانی جدی تبدیل شود.

خلاصه

واژه ربات می‌تواند هم به ربات‌های واقعی و هم به واسط های مجازی نرم افزاری اشاره کند؛ البته در بیشتر موارد برای مورد دوم از واژه “بات” استفاده می شود. به‌طورکلی، در مورد این‌که چه ماشین‌هایی در دسته ربات‌ها قرار می‌گیرند اجماع جمعی وجود ندارد اما تقریباً تمام متخصصان و همچنین مردم معتقدند که ربات‌ها همه یا برخی از توانایی‌ها و قابلیت‌های زیر را داشته باشند: 1- قبول کردن برنامه‌نویسی الکترونیکی 2-پردازش داده‌ها یا درک‌های فیزیکی به‌صورت الکترونیکی 3- تا حدودی خودگردان عمل کردن 4- جابجا شدن 5- استفاده از اجزا مختلف بدنه خود به‌صورت کاربردی یا استفاده از فرآیند های فیزیکی، توانایی تشخیص و ایجاد تغییر در محیط و توانایی نشان دادن رفتار هوشمندانه؛ به‌خصوص رفتاری که شبیه به رفتار انسان‌ها یا سایر حیوانات باشد. زیست‌شناسی مصنوعی رشته‌ای است که ارتباط نزدیکی با مفهوم ربات دارد. در این رشته به مطالعه گونه‌هایی که طبیعتشان به‌جای ماشین‌ها، بیشتر شبیه به موجودات است پرداخته می شود.

تاریخچه ساخت ربات و ماشین های خودکار

ایده ماشین‌های خودکار از اساطیر فرهنگ‌های مختلف سراسر جهان نشاءت گرفته است. مهندسین و مخترعان تمدن‌های باستانی مانند چین باستان، یونان باستان و مصر باستان تلاش می‌کردند تا ماشین‌هایی خودکار بسازند که بعضی از آن‌ها شبیه به حیوانات یا انسان بودند. اولین ماشین‌های خودکار ساخته‌شده کبوترهای مصنوعی ساخته‌شده توسط ارخوطس، پرنده‌های مصنوعی Mozi و Lu Ban، ماشین خودکار سخنگوی هرون اسکندرانی، روشویی خودکار فیلوی بیزانسی و ماشینی خودکار شبیه به انسان است که در کتاب Liezi توصیف شده است.

دوره آغازین

بسیاری از اساطیر باستانی و بیشترین ادیان جدید در مورد انسان‌های مصنوعی صحبت کرده‌اند. برای نمونه می‌توان به خدمتکاران مکانیکی ساخته‌شده توسط خدای آهنگری و صنعت یونان باستان، هفائستوس، گولم های گِلی افسانه های یهودی، غول های گِلی افسانه های نورس(اسکاندیناوی) و گالاتئا، مجسمه افسانه ای متعلق به پوگمالیون که زنده شد اشاره کرد. از زمان قرن چهارم قبل از میلاد مسیح، اساطیر جزیره کرت به تالوس اشاره می‌کردند. تالوس مردی ساخته‌شده از برنز(برنج) بود که از جزیره کرت در برابر حمله دزدان دریایی محافظت می کرد.

در یونان باستان، مهندس یونانی به نام تسیبیوس( 270 سال قبل از میلاد) دانش خود در زمینه خواص هوا و گاز ها و همچنین هیدرولیک را به کار گرفت تا اولین ساز هیدرولیکی و همچنین اولین ساعت آبی با ارقام متحرک را اختراع کند. در قرن 4 قبل از میلاد، ریاضی دان یونانی ارخوطس، پرنده ای مکانیکی ساخت که با بخار کار می کرد. او این پرنده را “کبوتر” خطاب می کرد. هرون اسکندرانی، ریاضی دان و مخترع یونانی در قرن اول پس از میلاد چندین دستگاه خودکار ساخت که توسط کاربر قابل تنظیم بودند. او همچنین در متون باقی مانده از خود ماشین‌هایی را توصیف کرده که با فشار هوا، بخار و یا آب کار می‌کردند.

در متن Lokapannatti ( متنی متعلق به قرن 11 بعد از میلاد در مورد کیهان شناسی آیین بودایی) آمده که یادگار های بودا توسط ربات‌های مکانیکی در برابر حملات امپراطوری رُم محافظت می‌شدند؛ تا این‌که این ربات‌ها توسط آشوکا شاه خلع سلاح شدند.

در چین باستان، کتاب Lie Zi متعلق به قرن سوم پس از میلاد، روایتی را از یک ماشین خودکار شبیه به انسان توصیف می کند. در این روایت که متعلق به چندین قرن قبل از نوشته شدن این کتاب است امپراطور چین King Mu of Zhou و یک مهندس مکانیک به نام Yan Shi که یک سازنده ماهر بود با یکدیگر ملاقات می کنند. در این ملاقات Yan Shi ، یک کاردستی مکانیکی به شکل پادشاه را با ابعاد مشابه با ابعاد واقعی او، با افتخار به او تقدیم می کند. این کاردستی از چرم، چوب و اعضای مصنوعی ساخته‌شده بود. همچنین در کتاب Han Fei Zi و سایر کتاب ها و سایر کتاب ها به مواردی از ماشین پرنده خودکار اشاره شده است. در این کتاب ها موزی، فیسلوف موهیستی قرن 5 قبل از میلاد و Lu Ban، مهندس چینی هم عصر با او به‌عنوان مخترعین پرنده‌های مصنوعی چوبی که می‌توانستند واقعا پرواز کنند شناخته شده‌اند. در سال 1066، مخترع چینی، سوسانگ، ساعت آبی را به شکل یک برج ساخت که دارای مجسمه های مکانیکی بود که در ساعت های مختلف روز به حرکت در می آمدند.

ماکتی از ساعت آبی سوسانگ – عکس از Getty Images

محققان شروع عصر ماشین‌های خودکار را از زمان اختراع ساعت آبی سوسانگ و مجسمه های مکانیکی آن دانسته اند. این مجسمه ها در ساعت های مختلف روز به حرکت در می آمدند. این مجسمه ها از مکانیزمی استفاده می‌کردند که در آن از یک ماشین درام قابل برنامه ریزی استفاده شده بود. در این سیستم بادامک هایی وجود داشت که به اهرم های کوچکی متصل شده بود و این اهرم ها، برای ایجاد صدا با استفاده از سازهای ضربه ای(پرکاشن) مورداستفاده قرار می گرفتند. با جابجایی بادامک ها به محل های مختلف، این ماشین درام ریتم ها و الگو های مختلفی را به تولید می کرد.

در ایتالیای دوران رنسانس، لئوناردو داوینچی در سال 1495 طرح های اولیه ای را از یک ربات انسان‌نما کشید. دفتر های یادداشت داوینچی که در دهه 1950 پیدا شد دارای طرح های با جزئیاتی از یک شوالیه مکانیکی بود که امروزه با نام ربات لئوناردو شناخته می شود. این ماشین می‌توانست بشیند و بازو ها، سر و فکش را نیز تکان دهد. طراحی این دستگاه بر مبنای تحقیقات آناتومیک داوینچی بود که در طراحی دیگر او به نام مرد ویترویوسی نمایش داده شده است. معلوم نیست که داوینچی برای ساخت این ربات تلاش کرد یا خیر.

مدلی از ربات لئوناردو به همراه قسمت های داخلی آن – احتمال می‌رود که این ربات توسط لئوناردو داوینچی و در سال 1495 ساخته‌ شده باشد

در ژاپن، بین قرن های 17 تا 19 ماشین‌های خودکار پیچیده ای به شکل انسان و حیوانات ساخته می‌شد. بسیاری از این ماشین‌ها در کتاب Karakuri zui متعلق به قرن 18 نمایش داده شده‌اند. یکی از این ماشین‌ها، یک عروسک مکانیکی به نام karakuri ningyō بود. مدل های مختلفی از karakuri نیز وجود داشت؛ Butai karakuri که اغلب در نمایش ها مورداستفاده قرار می گرفت، Zashiki karakuri که کوچک بود و در خانه ها استفاده می‌شد و Dashi karakuri که در مراسم مذهبی استفاده می‌شد. در این گونه مراسم مذهبی از این عروسک ها برای بازآفرینی افسانه ها و اساطیر استفاده می‌شد.

در فرانسه، بین سال های 1738 و 1739، ژاک ووکانسن چندین ماشین با اندازه های واقعی ساخت. این ماشین‌ها شامل یک نوازنده فلوت، یک نوازنده نی و همچنین یک اردک مکانیکی بودند. این اردک مکانیکی می‌توانست بال هایش را تکان دهد، گردنش را بالا و پایین ببرد، غذا را از دست بازدیدکننده ببلعد و با دفع ماده ای که در قسمت داخلی آن کار گذاشته شده بود حس توانایی هضم غذا را به بیننده القا کند.

اکتبر 18, 2019/0 دیدگاه /توسط daliri

ربات چیست؟ قسمت 3

آموزش های عمومی هوش مصنوعی

ویژگیهای یک روبات

یک روبات دارای سه مشخصه زیر است
۱-داری حرکت وپویایی است
۲-قابلیت برنامه ریزی جهت انجام کارهای مختلف را دارد
۳-بعد از اینکه برنامه ریزی شد.قابلیت انجام وظایفش را به صورت خودکار دارد.
ممکن است روزی فرا برسد که روباتها جای انسانها را در انجام کارها بگیرند.
حتی بعضی از آنها ممکن است به صورت
محافظ شخصی از جان انسانهادر مقابل خطرات احتمالی حفاظت کنند.

آناتومی اندام روبات های شبیه انسان

در سال ۱۹۵۰ دانشمندان تصمیم گرفتند.شکلی از رباتهای دو پارا درست کنند.که از لحاظ فیزیکی شبیه انسان باشند.این گونه روباتها متشکل از دو بازو دو پا هستند.که دستها و پاها به صورت متقارن وشبیه بدن انسان در سمت راست وچپ ربات قرار گرفته اند.برای انجام چنین کاری آنها می بایست در ابتدا آناتومی بدن خود را می شناختند.آنها معتقد بودن که انسانها طی میلیونها سال تکامل یافته اند.،تا اینکه امروزه قادرند انواع مختلفی از کارها را انجام دهند.اگر از مردم راجع به روباتهای شبیه انسان سوال کنید.آنها در اولین وهله به یاد فیلم پلیس آهنی می افتند.شما نیز می توانید با استفاده از کاغذهای استوانه ای و تک های چوب وچسب شکلی مانند زیر درست کنید.

حرکت در روبات

هنگامیکه شما راجع به مطلبی فکر می کنید و برای آن دنبال پاسخ می گردید.می توانید جواب خود را در طبیعت بگیرید.به حیواناتی که اطراف ما هستند.،و مانند ما می توانند در چهار جهت حرکت کنند.دقت کنید.به طور مثال به حرکت فیل توجه کنید.مفاصلی که در پاها وجود دارند.سبب حرکت پاها به سمت عقب،جلو، چپ و راست می شوند
هنگامکه این حیوان حرکت می کند وزن خود را بر روی پا هایش تقسیم میکند.بنابراین این امکان را دارد که تعادلش را حفظ کند و بر روی زمین نیافتد.در روباتها نیز همین مسئله وجود دارد اگر یکی از پاهای آن در هوا قرار بگیرد روبات متوقف می شود.واین امکان وجود دارد بر روی زمین بیافتد.به حرکت مورجه ها دقت کنید.این موجود ۶ پا دارد. در هنگام حرکت به سمت جلو سه پایش را به سمت جلو وسه پای دیگرش را در همان موقعیت به سمت عقب فشار میدهد .دو پا از یک طرف ویک پا از طرف دیگرهمواره کار مشترکی را انجام می دهند. واین کار سبب حرکت مورچه به سمت جلو می شود.
حشرات بدلیل داشتن پاهای بیشتر وفرم پاها راحتر از حیوانات چهار پا می توانند تعادل خود را در حرکت حفظ کنند.بهمین دلیل رباتهای شبیه حشرات بیشتر از روباتهایی شبیه سگ و گربه ساخته شده اند.

لگو روبات(lego robot)

برای شروع به ساخت روبات بهتر است .،که با لگو ها ونحوه اسمبل کردن آنها آشنا شوید.لگوها ایده های خوبی در ساخت روبات به شما می دهند.بسیاری از روباتهایی که ساخته شده اند.حشره،حیوان،انسان نیستند.بلکه آنها لگو هستند.شما می توانید بدنه روبات خود را بوسیله لگوها بسازید.و مدارات الکترونیک را در آن جا سازی کنید.
بیشتر ماشینهایی که وجود دارند از چهار چرخ تشکیل شده اند.دو چرخ جلویی دارای چرخش زاویه ای هستند.،و دو چرخ عقبی در جای خود ثابت هستند.،وتنها میچرخند،حرکت به سمت راست،جلو و عقب را چرخهای جلویی تعیین می کنند.در برخی از ماشینها هر چهار چرخ دارای این وضعیت هستند.از این موارد در ساخت لگو روباتها شبیه ماشین استفاده می شود.برخی از ماشینهای پیشرفته از راه دور کنترل می شوند(remote control) که این مسئله را براحتی می توان در روباتها بست وتوسعه داد.
برای ساخت یک لگو ماشین احتیاج به چهار چرخ پلاستیکی و دو میله تحت عنوان محور احتیاج دارید.شاید بتوانید این قطعات را براحتی در یک ماشین اسباب بازی پیدا کنید.برخی از طراحان روبات به جای چهار چرخ از سه چرخ استفاده می کنند.در این حالت عموما دو چرخ ثابت وتنها در جای خود می چرخند و تنها یک چرخ دارای حرکت آزاد است.نوع دو چرخ آن نیز وجود دارد.در این حالت هر دوچرخ دارای حرکت آزاد زاویه ای هستند.
برای حل مشکل تعادل روباتها در هنگام چرخش از چهار چرخ استفاده می شود. در هر طرف دوچرخ وجود دارد.که چرخهای در هر سمت بوسیله تسمه یا نواری پلاستیکی بهم متصل می شوند.
کلمه ربات توسط Karel Capek نویسنده نمایشنامه R.U.R (روبات‌های جهانی روسیه) در سال 1921 ابداع شد. ریشه این کلمه، کلمه چک اسلواکی(robotnic) به معنی کارگر می‌باشد.
در نمایشنامه وی نمونه ماشین، بعد از انسان بدون دارا بودن نقاط ضعف معمولی او، بیشترین قدرت را داشت و در پایان نمایش این ماشین برای مبارزه علیه سازندگان خود استفاده شد.
البته پیش از آن یونانیان مجسمه متحرکی ساخته بودند که نمونه اولیه چیزی بوده که ما امروزه ربات می‌نامیم.
امروزه معمولاً کلمه ربات به معنی هر ماشین ساخت بشر که بتواند کار یا عملی که به‌طور طبیعی توسط انسان انجام می‌شود را انجام دهد، استفاده می‌شود.

ربات‌ها چه کارهایی انجام می‌دهند؟

بیشتر ربات‌ها امروزه در کارخانه‌ها برای ساخت محصولاتی مانند اتومبیل؛ الکترونیک و همچنین برای اکتشافات زیرآب یا در سیارات دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

ربات‌ها از چه ساخته می‌شوند؟

ربات‌ها دارای سه قسمت اصلی هستند:
* مغز که معمولاً یک کامپیوتر است.
* محرک و بخش مکانیکی شامل موتور، پیستون، تسمه، چرخ‌ها، چرخ دنده‌ها و …
* سنسور که می‌تواند از انواع بینایی، صوتی، تعیین دما، تشخیص نور، تماسی یا حرکتی باشد.
با این سه قسمت، یک ربات می‌تواند با اثرپذیری و اثرگذاری در محیط کاربردی‌تر شود.

تأثیر رباتیک در جامعه:

علم رباتیک در اصل در صنعت به‌کار می‌رود و ما تأثیر آن را در محصولاتی که هر روزه استفاده می‌کنیم، می‌بینیم. که این تأثیرات معمولاً در محصولات ارزان‌تر دیده می‌‌شود.
ربات‌ها معمولاً در مواردی استفاده می‌شوند که بتوانند کاری را بهتر از یک انسان انجام دهند یا در محیط پر خط فعالیت نمایند مثل اکتشافات در مکان‌های خطرناک مانند آتش‌فشان‌ها که می‌توان بدون به خطر انداختن انسان‌ها انجام داد.

مشکلات رباتیک:

البته مشکلاتی هم هست. یک ربات مانند هر ماشین دیگری، می‌تواند بشکند یا به هر علتی خراب شود. ضمناً آن‌ها ماشین‌های قدرتمندی هستند که به ما اجازه می‌دهند کارهای معینی را کنترل کنیم.
خوشبختانه خرابی ربات‌ها بسیار نادر است زیرا سیستم رباتیک با مشخصه‌های امنیتی زیادی طراحی می‌شود که می‌تواند آسیب‌ آن‌ها را محدود ‌کند.
در این حوزه نیز مشکلاتی در رابطه با انسان‌های شرور و استفاده از ربات‌ها برای مقاصد شیطانی داریم. مطمئناً ربات‌ها می‌توانند در جنگ‌های آینده استفاده شوند. این می‌تواند هم خوب و هم بد باشد. اگر انسان‌ها اعمال خشونت آمیز را با فرستادن ماشین‌ها به جنگ یکدیگر نمایش دهند، ممکن است بهتر از فرستادن انسان‌ها به جنگ با یکدیگر باشد. ربات‌ها می‌توانند برای دفاع از یک کشور در مقابل حملات استفاده می‌شوند تا تلفات انسانی را کاهش دهد. آیا جنگ‌های آینده می‌تواند فقط یک بازی ویدئویی باشد که ربات‌ها را کنترل می‌کند؟

مزایای رباتیک:

مزایا کاملاً آشکار است. معمولاً یک ربات می‌تواند کارهایی که ما انسان‌ها می‌خواهیم انجام دهیم را ارزان‌تر انجام‌ دهد. علاوه بر این ربات‌ها می‌توانند کارهای خطرناک مانند نظارت بر تأسیسات انرژی هسته‌ای یا کاوش یک آتش‌فشان را انجام دهند. ربات‌ها می‌توانند کارها را دقیقتر از انسان‌ها انجام دهند و روند پیشرفت در علم پزشکی و سایر علوم کاربردی را سرعت ‌بخشند. ربات‌ها به ویژه در امور تکراری و خسته کننده مانند ساختن صفحه مدار، ریختن چسب روی قطعات یدکی و… سودمند هستند.

تاثیرات شغلی:

بسیاری از مردم از اینکه ربات‌ها تعداد شغل‌ها را کاهش دهد و افراد زیادی شغل خود را از دست دهند، نگرانند. این تقریباً هرگز قضیه‌ای بر خلاف تکنولوژی جدید نیست. در حقیقت اثر پیشرفت‌ تکنولوژی مانند ربات‌ها (اتومبیل و دستگاه کپی و…) بر جوامع ، آن است که انسان بهره‌ورتر می‌شود.

قوانین سه‌گانه رباتیک:

ایزاک آسیموف نویسنده داستان‌های علمی تخیلی قوانین سه‌گانه رباتیک را به صورت زیر تعریف‌کرده است:
1ـ یک ربات نباید به هستی انسان آسیب برساند یا به واسطه بی‌تحرکی، زندگی یک انسان را به مخاطره بیاندازد.
2ـ یک ربات باید از دستوراتی که توسط انسان به او داده می‌شود، اطاعت کند؛ جز در مواردی که با قانون یکم در تضاد هستند.
3ـ یک ربات باید تا جایی‌که با قوانین یکم و سوم در تضاد نباشد از خود محافظت کند.

آینده رباتیک:

جمعیت ربات‌ها به سرعت در حال افزایش است. این رشد توسط ژاپنی‌ها که ربات‌های آن‌ها تقریباً دو برابر تعداد ربات‌های آمریکا است، هدایت شده است.
همه ارزیابی‌ها بر این نکته تأکید دارد که ربات‌ها نقش فزاینده‌ای در جوامع مدرن ایفا خواهند کرد. آن ها به انجام کارهای خطرناک، تکراری، پر هزینه و دقیق ادامه می‌دهند تا انسان‌ها را از انجام آن‌ها باز دارند.

ربات امدادگر

یکی از راهکارهایی که برای نجات مصدومین زلزله استفاده می شود، به کاربستن رباتیک و علوم کامپیوتر در عملیات امداد و نجات است. از طریق این فناوری‌ها می‌توان به مصدومین گرفتار در زیر آوار دسترسی پیدا کرده و جان آن‌ها را نجات داد
این ربوتها به گونه‌ای طراحی شده است که بتوان مسیر خود را در شکاف‌های باریک و از میان آوار به‌جا مانده از ساختمان بیابد و در لا‌به‌لای آن‌ها به جستجوی مصدومین حادثه بپردازد. پیکره‌ی این رباتها به یک دوربین و یک میکروفون برای دریافت داده‌هایی از میان ویرانی‌ها مجهز شده است. به علاوه یک حسگر حرارتی نیز به تجهیزات این ربوت ها افزوده شده، تا بتواند حرارت بدن مصدوم را دریافته و موقعیت او را بیابد. این حسگر، این امکان را نیز فراهم می‌سازد که حتی اگر در زیر آوار منبع نوری نیز وجود نداشت و مصدومین در تاریکی گرفتار شده بودند، باز هم فرصت یافته شدن آن‌ها وجود داشته باشد. طراحی منعطف این ربوتها برخی توانمندی‌های مختص محیط‌های دچار سانحه را به آن افزوده است، اگر در شرایطی این ربوتها با مانعی در زیر آوار برخورد کند و به سبب این برخورد تعادل خود را از دست بدهد و یا از ارتفاعی، فرو بیفتد، خواهد توانست با چرخش پیکره‌ی خود مجدداً به وضعیت متعادل و مناسب برای حرکت بازگردد.

مباني رباتيك

ربات ها ماشين هايي هستند كه به تقليد رفتار انسان ها يا حيوانات مي پردازند . انسان ها داراي جسم مي باشند و از ماهيچه براي حركت بدن ، حسگر براي دريافت اطلاعات محيط ، قدرت براي فعال كردن ماهيچه ها ، مغز براي پردازش اطلاعات حسگرها و دستور به ماهيچه ها و ويژگي هاي نامشهود ديگر مانند هوش و روحيه برخوردارند . به طور مشابه ربات ها نيز از ساختار قابل حركت ، موتورها ، حسگرهايي براي مشاهده محيط ، فعال ساز براي كنترل حركت ، منبع تغذيه و پردازنده / كامپيوتر براي كنترل رفتار و اجزاي خود برخوردار مي باشند . ربات هاي صنعتي بازوها يا ماشين هاي خودكار مكانيكي هستند كه توسط كامپيوتر كنترل شده و از آنها در خطوط مونتاژ كارخانه ها استفاده مي شود . وظايف آنها بازه وسيعي را از اتصال اجزاي بدنه اتومبيل تا قرار دادن يك قطعه بسيار كوچك در يك دستگاه الكترونيكي در بر مي گيرد .
يك ربات صنعتي كه از شش مفصل برخوردار است ، شباهت بسيار زيادي به بازوي انسان دارد . اين شش اتصال در واقع معادل شانه ، آرنج و مچ هستند . هر كدام از اين اتصالات توسط يك موتور DC/AC كنترل مي شوند . خود اين موتورها توسط سيگنال هايي كه توسط كابل منتقل مي شود ، كنترل مي گردند .
كامپيوتر كنترلي ربات شامل برنامه هايي است كه رفتار هر موتور را كنترل مي كند و بدين ترتيب ربات عمل مورد نياز را انجام مي دهد . براي حركت ربات ، اين رايانه ، موتورها و دريچه هاي مرتبط را فعال مي كند . ربات ها قابل برنامه ريزي جديد بوده و مي توان با برنامه ريزي جديد رفتار متفاوتي را از آنها انتظار داشت .
برنامه يك ربات جوشكاري حاوي دستورات لازم در زمينه ميزان جريان برق و اعمال جريان براي المان جوشكاري ربات است تا بدين ترتيب بعنوان قطعات فلزي با قطرهاي مختلف را به هم جوش داد . حسگرهاي موجود ، اطلاعات محيطي را به صورت پسخورد در اختيار كامپيوتر كنترلي قرار مي دهند و آنها را قادر مي سازند تا عمليات ربات را مطابق با شرايط محيطي تنظيم كنند . كامپيوترها سيگنال هاي فرمان را به ابزار رباتيك ارسال مي نمايند و بدين ترتيب عمليات كارخانه كنترل مي گردد .
مي توان ماشين هاي رباتيك را به گونه اي برنامه ريزي كرد كه وظايف مختلفي را انجام دهند و در نتيجه ربات ها مي توانند به منظور توليد محصولات مختلف ، مورد استفاده قرار گيرند . ربات هاي فوق در كارخانه هايي مورد استفاده قرار مي گيرند كه محصولات متنوعي را در دسته هاي كوچك توليد مي كنند و محصولات هر دسته با دسته ديگر فرق مي كند . ربات ها با سخت افزار فرآيند توليد ادغام مي شوند . پس از اينكه كار جاري خط توليد به پايان رسيد ، مي توان از اين ربات ها براي كار ديگر دوباره استفاده كرد .
خط توليدي كه در آن از ربات استفاده مي شود ، ممكن است فقط شش ماه دوام داشته باشد . پس از آن ، كارخانه به دليل تغيير محصول توليدي خود بايد خط توليد فوق را جمع آوري كند . از آنجايي كه مي توان ربات ها را براي انجام كارهاي مختلف برنامه ريزي كرد ، مي توان آنها را به راحتي از يك خط توليد جدا كرده و در جاي ديگر مورد استفاده قرار داد.
كارخانه موتورولا از دو ربات به طور همزمان براي مونتاژ قطعات الكترونيكي در دستگاه هاي راديويي خود استفاده مي كند . اين دو ربات دوازده كار پايه اي مانند قرار دادن قطعات الكترونيكي بر روي بوردهاي چاپي را بطور مشترك با هم انجام مي دهند . اين دو ربات به صورت جفت و دقيقا مانند دو بازوي يك انسان در خط مونتاژ كار مي كنند و كامپيوتر كنترل كننده با ارسال سيگنال هاي مناسب مانع از برخورد آنها باهم مي شود .

حواس انسان براي ربات ها :

تمركز طراحان بر شبيه سازي حواس انسان براي ربات ها است . ربات ها بايد بتوانند حسي از محيط پيرامون خود داشته باشند ( مشابه حواس انسان ) . آنها بايد بتوانند ببينند ، احساس كنند ، بشنوند ، بو بكشند و با انسان ها به زبان طبيعي صحبت كنند .رادارها ، دستگاههاي كاشف ، ميكروفن هاي جهت دار ، اسكنر هاي بدن و موارد مشابه قادر ند بهتر از اعضا ي بدن انسان عمل كنند ، ببينند و يا اشياء را شناسايي كنند . مشكل اصلي ، گردآوري اطلاعات نيست ، بلكه تفسير و درك آنهاست .
ساخت رباتي كه بتواند به سطح يك چاه نفت در دريا برود يا رباتي كه بتواند به يك راكتور هسته اي وارد شود ، بسيار متفاوت از رباتي است كه در آن لوله است . تصوير لوله تنها نشان دهنده جلبك هايي است كه به دور اتصالات جمع شده اند . اگر قرار است ربات تشخيص دهد كه مي تواند مشكل را حل كند يا نه ، بايد از هوش لازم براي رفع ابهام از تصوير و ايجاد يك تصوير واضح و روشن برخوردار باشد . ربات ها بايد اطلاعات مورد نياز را براي پاسخگويي به مسائل پيش آمده در جهان واقعي فراهم سازند . ربات ها بايد قادر به درك حوادث پيرامون خود باشند تا بتوانند بر آنها كنترل داشته باشند و گرنه ، داشتن حواس صرف براي گردآوري اطلاعات ، ارزشي نخواهد داشت . حواس آنها بايد پسخوري از اثرات رفتار انها بر جهان ، به آنها بدهد .

ربات هاي بيولوژيكي :

محققان به دنبال هوش هستند ، گرچه اين هوش لزوما به پيچيدگي مغز انسان كه از ميليارها نورون و تريليون ها اتصال برخوردار است نخواهد بود . گرچه بسياري از مناطق مغز انسان از ساختار يكنواختي برخوردارند ، ولي صدها منطقه در مغز وجود دارد كه از نظر معماري متمايز هستند . اين مساله سبب پيچيدگي شبيه سازي مغز انسان در ربات ها مي شود .
در مقايسه ، حشرات و موجودات دريايي از نورون هاي كمتري برخوردارند . مهندسان با استفاده از داده هاي رفتاري مي دانند كه چگونه بخش هاي مغز اين موجودات با هم در ارتباط هستند و همچنين از نحوه تعامل نورون هاي آنها به منظور انجام يك كار خاص مطلع هستند .
هوش مغز سوسك براي توسعه ربات هاي بيولوژيكي بكار گرفته شده است . حشرات در زمان حركت بالا ، زير با پيرامون موانع شش بازوي خود را كنترل مي كنند . ربات هاي شش بازويي مانند Lemur (مخففLimbed Excursion Mobile Utility Robot ) ” ربات با قدرت حركت عضوي ” از خصوصيات سيستم عصبي حشرات براي حركت در سطوح سخت و ناهموار به منظور گردآوري ، نمونه برداري و تحليل داده ها استفاده مي كنند .
ماهيچه ها مسبب حركت و دستكاري در مخلوقات هستند . فعال سازي هاي ربات ها در واقع شبيه ساز ماهيچه ها به شمار مي روند . فعال سازي هايي كه از پليمرهاي فعال شونده با جريان برق (EAP) استفاده مي كنند ، بيشترين شباهت را به ماهيچه هاي بيولوژيكي دارند . EAP ها در پاسخ به تحريك هاي الكتريكي تغيير شكل مي دهند .در صورتي كه به سيال هاي الكترورئولوژيك (ERF) مبتني بر EAP تحريك الكتريكي وارد شود ، چسبناك مي شوند . از ERF ها براي توسعه فعال سازي هاي مينياتوري كنترل شونده توسط جريان برق استفاده مي شود . نيروهايي كه در محيط هاي دور اعمال مي شوند ، سبب تغيير در ويسكوزيته ERF شده و بدين شكل خود را در اجزاي مكانيكي ربات نشان مي دهند .
از ربات هاي مبتني بر EAP در كاربردهاي پزشكي و فضايي استفاده مي شود . ربات ماهي اولين محصول تجاري است كه در آن از EAP استفاده شده است . اين ربات مي تواند بدون استفاده از موتور يا باتري و با استفاده القاء گرهاي موجود شنا كند .
EAP ها را ميتوان به شكل هاي مختلفي ساخت . از تركيب آنها با حسگرهاي MEMS ( سيستم ميكروالكترومكانيكي ) مي توان به فعال سازهاي هوشمند دست يافت . EAP واسطي است بين انسان و ماشين در واقع جايگزيني است براي حواس انسان . بعنوان مثال ، مي توان از EAP بعنوان واسط بين ربات و مغز انسان استفاده كرد . كلاوس پيترزانر از دانشگاه ساوت همپتون در انگلستان رباتي ساخته است كه توسط يك نمونه پرورش يافته و خاص از موجودات زنده ” كپك مانند” كنترل ميشود . اين سلول ها از نور دوري مي كنند .
يك نمونه ستاره اي شكل از اين سلول ها به يك ربات شش بازويي ربات متصل گرديده اند . تابش نور سفيد بر بخشي از ارگانيسم سلول سبب مرتعش شدن آن مي گردد . اين ارتعاشات به رايانه منتقل شده و بر اساس آن سيگنال هاي كنترلي براي حركت بازوها ارسال مي گردد . با تابش نور برروي بخش هاي مختلف ستاره ، بازوهاي متفاوتي را ميتوان حركت داد . با انجام اين كار به صورتي منظم و با قاعده ، ميتوان ربات را به راه انداخت .

منبع

اکتبر 18, 2019/0 دیدگاه /توسط daliri

ربات چیست؟ قسمت 2

آموزش های عمومی هوش مصنوعی

تاریخچه تحولات حوزه رباتیک

1920: نمایش نامه نویس چک اسلواکی Karl capek، کلمه ربات را در نمایش«‌ربات‌های جهانی روسیه» استفاده کرد این جمله از کلمه چکی « Robota» به معنی« کوشش ملال آور‌» آمده است.
1938: نخستین الگوی قابل برنامه‌ریزی که یک دستگاه سم‌پاشی بود، توسط دو آمریکایی به نام‌های Willard pollard و Harold Roselund برای شرکت devilbiss طراحی شد.
1942: ایزاک آسیموفRunaround را منتشر کرد و در آن قوانین سه‌گانه رباتیک را تعریف کرد.

1946: ظهور کامپیوتر: George Devol، با استفاده از ضبط مغناطیسی، یک دستگاه playback همه منظوره، برای کنترل ماشین به ثبت رساند. John Mauchly اولین کامپیوتر الکترونیکی (ENIAC) را در دانشگاه پنسیلوانیا ساخت. در MIT، اولین کامپیوتر دیجیتالی همه منظوره (Whirl wind) اولین مسئله خود را حل کرد.
1951: در فرانسه Reymond Goertz اولین بازوی مفصلی کنترل از راه دور را برای انجام مأموریت هسته‌ای طراحی کرد. طراحی آن مبتنی بر کلیه روابط متقابل مکانیکی بین بازوی اصلی و فرعی با استفاده از روش متداول تسمه و قرقره بود که نمونه‌هایی برگرفته از این طرح هنوز هم در مواردی که نیاز به لمس نمونه‌های کوچک هسته‌ای است، دیده می‌شود.
1954: George Devol اولین ربات قابل برنامه‌ریزی را طراحی و عبارت جهانی اتوماسیون را ابداع کرد. این امر زمینه‌ای برای نام‌گذاری این شرکت به Unimation در آینده شد.
1959: Marvin Minsky و John McCarthy آزمایشگاه هوش مصنوعی را در MIT بنا نهادند.

1960: Unimation توسط شرکت Coudoc خریداری شد و توسعه سیستم ربات‌های آن آغاز گردید. کارخانجات ساخت تراشه مانند AMF پس از آن شناخته شدند و اولین ربات استوانه ای شکل به نام Versatran که توسط Harry Johnson&Veljkomilen kovic طراحی شده بود، فروش رفت.
1962: جنرال موتورز اولین ربات صنعتی را از Unimation خریداری کرد و آن را در خط تولید خود قرار داد.
1963: John Mccarthy آزمایشگاه هوش مصنوعی دیگری از دانشگاه استنفورد بنا کرد.
1964: آزمایشگاه‌های تحقیقاتی هوش مصنوعی در M.I.T ،مؤسسات تحقیقاتی استنفورد (SRI)، دانشگاه‌ استنفورد و دانشگاه ادین برگ گشایش یافت.
1964: رباتیک C&D پایه گذاری شد.
1965: دانشگاه Carnegie Mellon مؤسسه رباتیک خود را تأسیس کرد.

1965: حرکت یکنواخت ( Homogeneous Trans formation) در شناخت نحوه حرکات ربات به کار رفت. این روش امروزه به عنوان نظریه اسامی رباتیک وجود دارد.
1965: ژاپن ربات Verstran ( نخستین رباتی که به ژاپن وارد شد) را از AMF خریداری کرد.
1968: کاوازاکی مجوز طراحی ربات‌های هیدرولیک را از Unimation گرفت و تولید آن را در ژاپن آغاز کرد.
1968: SRI،Shakey (یک ربات سیار با قابلیت بینایی و کنترل با یک کامپیوتر به اندازه یک اتاق) را ساخت.
1970: پروفسور victor sheinman از دانشگاه استنفورد بازوی استاندارد را طراحی کرد. ساختار ترکیب حرکتی او هنوز هم به بازوی استاندارد معروف است.
1973: Cincinnate Milacron اولین مینی کامپیوتر قابل استفاده تجاری که با رباتهای صنعتی کنترل می شد(T3) را عرضه کرد. ( طراحی توسطRichard Hohn )
1974: پروفسور Victor Scheinman، سازنده بازوی استاندارد، Inc Vicarm را جهت فروش یک نسخه برای کاربردهای صنعتی ساخت. بازوی جدید با یک مینی کامپیوتر کنترل می‌شد.
1976: Vicarm Inc در کاوشگر فضایی وایکینگ 1و2 استفاده شد. یک میکرو کامپیوتر هم در طراحی vicarm به کار رفت.

1977: یک شرکت ربات اروپایی (ASEA)، دو اندازه از ربات‌های قدرتمند الکتریکی صنعتی را عرضه کرد که هر دو ربات از یک کنترلر میکرو کامپیوتر برای برنامه ریزی عملکرد خود استفاده می‌کردند.
1977: Inc, Unimation vicarm را فروخت.
1978: unimation با استفاده از تکنولوژی Vicarm ‌ ( puma) ماشین قابل برنامه‌ریزی برای مونتاژ( puma) را توسعه داد . امروزه همچنان می‌توان puma را در بسیاری از آزمایشگاه‌های تحقیقاتی یافت.
1978: ماشین خودکار Brooks تولید شد.
1978: IBM و SANKYO ربات با بازوی انتخاب کننده، جمع کننده و مفصلی (SCARA) که در دانشگاه Yamanashi ژاپن برنامه‌ریزی و تولید شده بود، را فروختند.
1980: Cognex تولید شد.

1981: گروه ربات‌های CRS عرضه شد.
1982: Fanuc از ژاپن و جنرال موتورز درGM Fanuc برای فروش ربات در شمال آمریکا قرار داد بستند.
1983: تکنولوژی Adept عرضه شد.
1984: Joseph Engelberger ایجاد تغییرات در رباتیک را آغاز کرد و پس از آن نام ربات‌های کمکی (Helpmate) به ربات‌های خدماتی توسعه یافته (developed service Robots) تغییر یافت.
1986: با خاتمه یافتن مجوز ساخت Unimation، کاوازاکی خط تولید ربات‌های الکتریکی خود را توسعه داد.
1988: گروه Staubli، Unimation را از Westing house خرید.
1989: تکنولوژی Sensable عرضه شد.

1994: یک ربات متحرک شش پا از مؤسسه رباتیک CMUیک آتشفشان در آلاسکا را برای نمونه‌برداری از گازهای آتشفشانی کاوش کرد.
1997: ربات راه‌یاب مریخ ناسا از زمانی‌که ربات وارد مریخ شد تصاویری از جهان را ضبط و ربات سیار Sojourner تصاویری از سفرهایش به سیاره‌های دور را ارسال کرد.
1998: Honda نمونه ای از p3 (هشتمین نمونه در پروژه طراحی شبیه انسان ) که در 1986 آغاز شده بود را عرضه کرد.
2000: Honda نمونه آسیمو نسل بعدی از سری ربات‌های شبیه انسان را عرضه کرد.

2000: Sony از ربات شبیه انسان خود که لقب SDR ( Sony Dream Robots) را گرفت، پرده برداری کرد.
2001: Sony دومین نسل از ربات‌های سگ Aibo را عرضه کرد.
2001: سیستم کنترل از راه دور ایستگاه فضایی(SSRMS ) توسط مؤسسه رباتیک MD در کانادا ساخته و با موفقیت به مدار پرتاب شد و عملیات تکمیل ایستگاه فضایی بین‌المللی را آغاز کرد.

منبع

تاریخچه ربات

كلمه‌ ربات‌ بعد از به‌ صحنه‌ درآمدن‌ یك‌ نمایش‌ در سال‌1920 میلادی‌ در فرانسه‌ متداول‌ و مشهور گردید. در این‌ نمایش‌ كه‌ اثر«كارل‌ كپك‌» بود، موجودات‌ مصنوعی‌ شبیه‌ انسان‌، وابستگی‌ شدیدی‌نسبت‌ به‌ اربابان‌ خویش‌ از خود نشان‌ می‌دادند. این‌ موجودات‌ مصنوعی‌شبیه‌ انسان‌ در آن‌ نمایش‌، ربات‌ نام‌ داشتند.
در حال‌ حاضر ربات‌هایی‌ را كه‌ در شاخه‌های‌ مختلف‌ صنایع‌ مورداستفاده‌ می‌باشند، می‌توان‌ به‌ عنوان‌ «ماشین‌های‌ مدرن‌، خودكار، قابل‌هدایت‌ و برنامه‌ریزی‌»تعریف‌ كرد. این‌ ربات‌ها قادرند در محل‌های‌متفاوت‌ خطوط تولید، به‌ طور خودكار، وظایف‌ گوناگون‌ تولیدی‌ را تحت‌یك‌ برنامه‌ از پیش‌ نوشته‌ شده‌ انجام‌ دهند.

گاهی‌ ممكن‌ است‌ یك‌ربات‌، جای‌ اپراتور در خط تولید بگیرد و زمانی‌ این‌ امكان‌ هم‌ وجوددار كه‌ یك‌ كار مشكل‌ و یا خطرناك‌ به‌ عهده‌ ربات‌ واگذار شود.همانطور كه‌ یك‌ ربات‌ می‌تواند به‌ صورت‌ منفرد یا مستقل‌ به‌ كاربپردازد، این‌ احتمال‌ نیز وجود دارد كه‌ چند ربات‌ به‌ صورت‌ جمعی‌ و به‌شكل‌ رایانه‌ای‌ در خط تولید به‌ كار گرفته‌ شوند.
ربات‌ها عموماً دارای‌ ابزار و آلاتی‌ هستند كه‌ به‌ وسیله‌ آنهامی‌توانند شرایط محیط را دریابند.این‌ آلات‌ و ابزار «حس‌ كننده‌» نام‌ دارند، ربات‌ها می‌توانند در چارچوب‌ برنامه‌ اصلی‌ خود، برنامه‌های‌جدید عملیاتی‌ تولید نمایند. این‌ ربات‌ها دارای‌ سیستم‌های‌ كنترل‌ وهدایت‌ خودكار هستند.

ربات‌های‌ صنایع‌ علاوه‌ بر این‌ كه‌ دارای‌ راندمان‌، سرعت‌، دقت‌ وكیفیت‌ بالای‌ عملیاتی‌ می‌باشند، از ویژگی‌های‌ زیر نیز برخوردارند:
– بسیاری‌ از عملیات‌ طاقت‌ فرسا و غیرقابل‌ انجام‌ توسط متصدیان‌ رامی‌توانند انجام‌ دهند.
– آنها، برخلاف‌ عامل‌ انسانی‌ یعنی‌ متصدی‌ خط تولید، قادر هستند سه‌شیفت‌ به‌ كار بپردازند و در این‌ خصوص‌ نه‌ منع‌ قانونی‌ وجود دارد و نه‌محدودیت‌های‌ فیزیولوژیكی‌ نیروی‌ كار.
– هزینه‌های‌ مربوط به‌ جلوگیری‌ از آلودگی‌ صوتی‌، تعدیل‌ هوا و فراهم‌آوردن‌ روشنایی‌ لازم‌ برای‌ خط تولید، دیگر بر واحد تولید تحمیل‌نخواهد شد.

– برای‌ اضافه‌ كاری‌ این‌ ربات‌ها، هزینه‌ اضافی‌ پرداخت‌ نمی‌شود.حق‌ بیمه‌، حق‌ مسكن‌ و هزینه‌ ایاب‌ و ذهاب‌ پرداخت‌ نمی‌شود. احتیاج‌ به‌افزایش‌ حقوق‌ ندارند و هزینه‌این‌ نیز از بابت‌ بهداشت‌ و درمان‌ بر واحدتولیدی‌ تحمیل‌ نمی‌كنند.
ویژگی‌های‌ ذكر شده‌ سبب‌ می‌شوند كه‌ سهم‌ هزینه‌ كار مستقیم‌ نیروی‌انسانی‌ در هزینه‌ محصولات‌ تولیدی‌، واحدهای‌ تولیدی‌ كاهش‌ پیداكند.

ربات چیست؟

همیشه بین صاحب نظران رباتیک و فعالان رباتیک در دانشگاه ها بحث در مورد تعریف ربات وجود داشته است، گاهی اوقات بر اساس تولید ربات، در شرکتی، تعریفی صنعتی و بر اساس تولید آن شرکت از ربات ارایه می شود و در مواردی نسبت به تکنولوژی ربات توصیف شده است
با این همه در زمان کنونی فناوری ساخت ربات در حدی است که با تکیه بر تکنولوژی جدید و پیشرفته کنونی و با کمی آینده نگری می توان تعریف عینی و دست یافتنی از ربات کرد.در این جا چند تعریف معتبر ذکر شده است:
بیشتر مردم تصورشان از ربات ،ماشینی است که اعمالی هوشمند شبیه به انسان انجام می دهد.فرهنگ و بستر یک ربات را به این گونه تعریف می کنند: “یک دستگاه یا وسیله خود کاری که قادر به انجام اعمالی است که معمولا به انسانها نسبت داده می شود و یا مجهز به قابلیتی است که شبیه هوش بشری است.”
در حال حاضر و با شروع هزاره جدید ، هدف نهایی ،خلق رباتی است که همانند انسان خصوصیات برجسته ای در رفتار ، حرکت ،هوش و ارتباط از خود به نمایش بگذارد.یک ربات هوشمند را میتوان این گونه تعریف کرد:

“یک ربات هوشمند ،ماشین خودکار چند منظوره ای است که طیف وسیعی از وظایف متفاوت را، تحت شرایطی که حتی ممکن است به آن شناخت کافی نداشته باشد ،همانند انسان آن را انجام دهد”
موسسه صنعتی آمریکا RAI یا Robotic Industrial Association که شرکتی با سابقه در صنعت رباتیک می باشد و در تولید بازوهای ربات های صنعتی یا (Manipulators) است، این گونه ربات را تعریف می کند:
“یک ربات، یک جابجا کننده چند وظیفه ای برنامه پذیر است که برای حرکت دادن مواد ، قطعات ،ابزار ها یا وسایل خاص ،با استفاده از حرکات برنامه ریزی شده قابل تغییر برای تحقق فرامین مختلف ،طراحی شده است.
ربات در معنای عام تر و کلی تر یک ماشین الکترومکانیکی هوشمند است، با خصوصیات زیر:
1- می توان آن را مکرراً برنامه ریزی کرد.
2- چند کاره است.
3- Multi Tasking
4- کارآمد و مناسب برای محیط است و توانایی هماهنگ کردن خود با محیط را دارد.
و خلاصه ربات ماشینی است که کاری مستمر و تکراری را بدون خستگی و با سرعت بالا و بدون اشتباه (منظور با خطای کم) انجام دهد

کلمه روباتیک (robatics) اولین بار توسط ایزاک آسیموف در یک داستان کوتاه ارائه شد. ایزاک آسیموف (1920-1992) نویسنده کتابهای توصیفی درباره علوم و داستانهای علمی تخیلی است. ایزاک آسیموفRunaround را منتشر کرد و در آن قوانین سه‌گانه رباتیک را تعریف کرد.
هدف رباتیک اتصال هوش از ادراک به رفتار می باشد. رباتیک در اکثر مواقع در حوزه مهندسی برق، مهندسی مکانیک و مهندسی رایانه کاربرد دارد.
کنترل کننده ها اولین هدایت کننده های رباتیک بوده اند. استفاده از تئوری کنترل در هدایت سامانه های پیچیده ، موضوع علم سیبرنیتیک است. چرخه حس، طرح و عمل در هوش مصنوعی توسعه ای از علم سیبرنیتیک برای هدایت هوشمند سیستم ها می باشد، در این چرخه تعریف عمومی تری از خطا بکار رفته است و هدف آن حداقل سازی این خطاست.
در این چرخه حس وظیفه گرفتن اطلاعات از حسگر های ربات تبدیل آن به دانشی درباره جهان ، وظیفه اخذ دانش و حصول آگاهی، استدلال ، تصمیم گیری و تولید اوامری برای اجرا و عمل وظیفه انجام اوامر را بر عهده دارد.

ربات یک ماشین هوشمند است که قادر است در شرایط خاصی که در آن قرار می گیرد، کار تعریف شده ای را انجام دهد و همچنین قابلیت تصمیم گیری در شرایط مختلف را نیز ممکن است داشته باشد. با این تعریف می توان گفت ربات ها برای کارهای مختلفی می توانند تعریف و ساخته شوند.مانند کارهایی که انجام آن برای انسان غیرممکن یا دشوار باشد.
برای مثال در قسمت مونتاژ یک کارخانه اتومبیل سازی، قسمتی هست که چرخ زاپاس ماشین را در صندوق عقب قرار می دهند، اگر یک انسان این کار را انجام دهد خیلی زود دچار ناراحتی هایی مثل کمر درد و …می شود، اما می توان از یک ربات الکترومکانیکی برای این کار استفاده کرد و یا برای جوشکاری و سایر کارهای دشوار کارخانجات هم همینطور.
و یا ربات هایی که برای اکتشاف در سایر سیارات به کار میروند هم از انواع ربات هایی هستند که در جاهایی که حضور انسان غیرممکن است استفاده می شوند.
علم رباتیک از سه شاخه اصلی تشکیل شده است:

1 الکترونیک ( شامل مغز ربات)
2 مکانیک (شامل بدنه فیزیکی ربات)
3 نرم افزار (شامل قوه تفکر و تصمیم گیری ربات)
اگریک ربات را به یک انسان تشبیه کنیم، بخشهایی مربوط به ظاهر فیزیکی انسان را متخصصان مکانیک می سازند
مغز ربات را متخصصان الکترونیک توسط مدارای پیچیده الکترونیک طراحی و می سازند
و کارشناسان نرم افزار قوه تفکر را به وسیله برنامه های کامپیوتری برای ربات شبیه سازی می کنند تا در موقعیتهای خاص ، فعالیت مناسب را انجام دهد.
روباتیک، علم مطالعه فن آوری مرتبط با طراحی، ساخت و اصول کلی و کاربرد روباتهاست. روباتیک علم و فن آوری ماشینهای قابل برنامه ریزی، با کاربردهای عمومی می باشد.
برخلاف تصور افسانه ای عمومی از رباتها به عنوان ماشینهای سیار انسان نما که تقریباً قابلیت انجام هر کاری را دارند، بیشتر دستگاههای روباتیک در مکانهای ثابتی در کارخانه ها بسته شده اند و در فرایند ساخت با کمک کامپیوتر، اعمال قابلیت انعطاف، ولی محدودی را انجام می دهند چنین دستگاهی حداقل شامل یک کامپیوتر برای نظارت بر اعمال و عملکردهای و اسباب انجام دهنده عمل مورد نظر، می باشد. علاوه براین، ممکن است حسگرها و تجهیزات جانبی یا ابزاری را که فرمان داشته باشد بعضی از رباتها، ماشینهای مکانیکی نسبتاً ساده ای هستند که کارهای اختصاصی مانند جوشکاری و یا رنگ افشانی را انجام می دهند. که سایر سیستم های پیچیده تر که بطور همزمان چند کار انجام می دهند، از دستگاههای حسی، برای جمع آوری اطلاعات مورد نیاز برای کنترل کارشان نیاز دارند. حسگرهای یک ربات ممکن است بازخورد حسی ارائه دهند، طوریکه بتوانند اجسام را برداشته و بدون آسیب زدن، در جای مناسب قرار دهند. ربات دیگری ممکن است دارای نوعی دید باشد.، که عیوب کالاهای ساخته شده را تشخیص دهد. بعضی از رباتهای مورد استفاده در ساخت مدارهای الکترونیکی، پس از مکان یابی دیداری علامتهای تثبیت مکان بر روی برد، می توانند اجزا بسیار کوچک را در جای مناسب قرار دهند. ساده ترین شکل رباهای سیار، برای رساندن نامه در ساختمانهای اداری یا جمع آوری و رساندن قطعات در ساخت، دنبال کردن مسیر یک کابل قرار گرفته در زیر خاک یا یک مسیر رنگ شده که هرگاه حسگرهایشان در مسیر، یا فردی را پیدا کنند متوقف می شوند. رباتهای بسیار پیچیده تر رد محیط های نامعین تر مانند معادن استفاده می شود.
روباتها همانند کامپیوترها قابلیت برنامه ریزی دارند.بسته به نوع برنامه ای که شما به آنها می دهید.کارها وحرکات مختلفی را انجام می دهند.رشته دانشگاهی نیز تحت عنوان روباتیک وجود دارد.که به مسایلی از قبیل سنسورها، مدارات ، فیدبکها،پردازش اطلاعات وبست وتوسعه روباتها می پردازد.روباتها انواع مختلفی دارند از قبیل روباتهای شمشیر باز، دنبال کننده خط،کشتی گیر،
فوتبالیست،و روباتهای خیلی ریز تحت عنوان میکرو روباتها،روباتهای پرنده وغیره نیز وجود دارند.
روباتها برای انجام کارهای سخت ودشواری که بعضی مواقع انسانها از انجام آنها عاجز یا انجام آنها برای انسان خطرناک هستند.مثل روباتهایی که در نیروگاهای هسته ای وجود دارند.،استفاده می شوند.
کاری که روباتها انجام میدهند.، توسط میکرو پروسسرها(microprocessors) و میکروکنترلرها(microcontroller) کنترل می شود.با تسلط در برنامه نویسی این دو می توانید دقیقا همان کاری را که انتظار دارید روبات انجام دهد.
روباتهایی شبیه انسان (human robotic)نیز ساخته شده اند.،آنها قادرند اعمالی شبیه انسان را انجام دهند.حتی بعضی از آنها همانند انسان دارای احساسات نیز هستند.بعضی از آنها شکلهای خیلی ساده ای دارند.آنها دارای چرخ یا بازویی هستند که توسط میکرو کنترلرها یا میکرو پرسسرها کنترل می شوند.در واقع میکروکنترلر یا میکرو پروسسر به مانند مغز انسان در روبات کار می کند.برخی از روباتها مانند انسانها وجانوران خون گرم در برخورد و رویارویی با حوادث ومثایل مختلف به صورت هوشمند از خود واکنش نشان می دهند.یک نمونه از این روباتها روبات مامور است.
برخی روباتها نیز یکسری کارها را به صورت تکراری با سرعت ودقت بالا انجام می دهند مثل روبات هایی که در کارخانه های خودرو سازی استفاده می شوند.این گونه روبات کارهایی از قبیل جوش دادن بدنه ماشین ، رنگ کردن ماشین را با دقتی بالاتر از انسان بدون خستگی و وقفه انجام می دهند.

اکتبر 17, 2019/0 دیدگاه /توسط daliri

تعریف

پیچیدگی محاسباتی

راه حل برنامه‌نویسی پویا

مسئلهٔ کوله پشتی بیکران

مسئلهٔ کوله پشتی ۰ و ۱

الگوریتم تقریبی حریصانه

سیستم استنتاج فازی (Fuzzy Inference Systems (FIS

ممداني، سوگنو، لارسن و تاكاگی

انواع سیستم های استنتاج فازی (1) (ممدانی)

انواع سیستم های استنتاج فازی (2)

مدل Sugeno

تکنیک های استنتاج فازی

گریزی بر شبکه های عصبی

دو نوع الگوریتم یادگیری در شبکه های عصبی

سیستم های فازی و شبکه های عصبی

ANFIS

معرفی ANFISS

مقدمه

مزایا و معایب منطق فازی

سيستم های استنتاج فازی

کاربردهای سيستم استنتاج فازی

انواع الگوریتم های استنتاج فازی

1-الگوریتم استنتاج ممدانی

2- الگوریتم استنتاج تاکاگی سوگنو

مقایسه الگوریتم استنتاج فازی ممدانی و سوگنو

نتيجه گيری

سيستم استنتاج فازي

تعریف متغیر ها

تعریف توابع عضویت

تعریف rule ها

بررسی

ربات‌های سلامتی

اتوماسیون خانگی برای افراد مسن و یا معلول

داروخانه ها

ربات‌های تحقیقاتی

ربات‌های بیونیک و بیومیمتیک(زیست تقلید)

نانو ربات‌ها

ربات‌های شکل پذیر

ربات‌های ازدحامی

ربات‌های رابط لمسی

ربات‌ها در فرهنگ عامه

ربات در ادبیات

ربات در فیلم ها

ربات‌های جنسی

مشکلاتی که در فرهنگ عامه نشان داده شده است

ناسا چگونه از روبات ها استفاده می کند؟

منابع

ارتباط ربات ها با بیکاری

کاربردهای فعلی ربات

ربات‌های خودگردان با کاربرد عمومی

ربات‌های کارخانه ای

ربات ها در صنعت خودروسازی خودروسازی

ربات ها در بسته بندی

الکترونیک

ارابه ها و وسایل نقلیه خود راهنما (AGVs)

وسایل نقلیه یا ارابه های خود راهنمای اولیه

ارابه های خود راهنمای معمولی

کار های کثیف، خطرناک، خسته کننده و یا غیرقابل دسترسی

کاوشگر های فضایی

تله­ ربات‌ها

ماشین‌های خودکار برداشت محصول

ربات‌های خانگی

ربات‌های نظامی

ربات‌های معدنی

ریشه شناسی ربات (اتیمولوژی)

انواع ربات‌های مدرن

ربات‌های متحرک

ربات‌های صنعتی

ربات‌های خدماتی

ربات‌های آموزشی

ربات‌های ماژولار (تکه ای)

ربات‌های مشارکتی

ربات‌ها در جامعه

استقلال ربات‌ها و سوالات اخلاقی مطرح‌شده

ربات‌های نظامی

سیستم‌های کنترل از راه دور

ریشه واژه “ربات”

ربات‌های اولیه

ربات‌های جدید خودگردان یا خودمختار (autonomous robots)

آینده رباتیک

تله ربات‌ها