SYSTEMY STEROWANIA - .Inteligencja Mądrość ... Można się spierać z ewolucyjnego punktu widzenia

  • View
    212

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of SYSTEMY STEROWANIA - .Inteligencja Mądrość ... Można się spierać z ewolucyjnego punktu...

SYSTEMY STEROWANIA

W tej czci zajmiemy si najbardziej zoonymi. Systemy sterowania mog by bardzo bogato

zdobione ale trudne do zbudowania. Mog by zbudowane przy uyciu komputerw, elektroniki

liniowej ,czci mechanicznej, czci biologicznych. Ale podstaw wszystkich systemw sterujcych jest

krlowa nauk matematyka. Biorc pod uwag zrozumienie matematyki, moemy oswoi dowolny z

tych typw systemw sterujcych. W analizie kocowej wszystkie zachowuj si w ten sam sposb,

podajc za t sam matematyk. Byoby herezj dla niektrych, sugerowa ,e systemy kontroli

mog by oswojone przez zrozumienie kilku rwna, ale faktem jest ,e podstawowe koncepcje

matematyczne systemu sterujcego mog by znacznie uproszczone i udostpnione. Jeli nauczysz si

podstaw, moesz prawdopodobnie ekstrapolowa na inne przypadki uywajc swojego instynktu. To

jest nasz cel! Systemy sterowania s wszdzie i mog mie rne ksztaty i rozmiary:

Przecitny samochd ma w sobie 35 komputerw, napdzajcych silnik, hamulce, radio, itd.

Kada toaleta posiada mechanizm sterujcy do uzupeniania zbiornika odpowiedni iloci

wody i bycia niezawodn

redni toster wietnie nadaje si do brzowienia chleba w powtarzalny sposb

Prawdopodobnie moesz przej przez cakowicie ciemny pokj, dotykajc kilku dobrze

znanych kamieni milowych, wycignij rk i znajd wcznik wiata prawie za kadym razem .

Wszyscy uznajemy takie istniejce systemy sterujce za oczywiste. Zamy ,e zbudowalimy ju due,

silne ciao robota z moc, zwinnoci, si, prdkoci i zrcznoci, ktre uwaamy za potrzebne. Teraz

nadchodzi trudna cz. Oto lista marze niematerialnych , ktre moe by naprawd przyjemne w

robocie:

Inteligencja

Mdro

Wspczucie

Mio

Percepcja

Umiejtnoci komunikacyjne

Ta duga lista ,z wieloma krytycznymi charakterystykami (ktre powinna posiada dobra osoba)

zostaa przerwana. Ile z tych rzeczy powinien mie robot? Carl Sagan, znany astronom i autor,

skomentowa kiedy moc intelektualn nieodczn w systemie sterowania sondy midzyplanetarnej.

Powiedziaa ,e komputer sondy by intelektualnym odpowiednikiem krykieta. Sowo o ostronoci.

Jeli masz nadziej zbudowa maszyn z mdroci i wspczuciem, masz przed sob wielkie,

niemoliwe zadanie. Oto kilka z gbokich problemw z jakimi bdziesz musia si zmaga. Zachcamy

do rozwaenia kadego z nich i zagbienie si w przyczyny tych problemw i ich konsekwencje

Prawd jest ,e ludzki mzg zdolny jest do masowych oblicze, znacznie wicej ni przecitny

ogromny komputer. Jeli w to wtpisz, rozwa gr w szachy, w ktrej ludzie bili komputery na

gow od lat. Komputery zaprojektowane do gry w szachy dopiero nadrabiaj zalegoci.

Pamitaj jednak ,e gra w szachy jest gr, ktr komputer moe przynajmniej atwo poj, tak

aby programici mogli zoptymalizowa te obliczenia. Wikszo ycia jest duo bardziej

zoona ni szachy

Wikszo aktw interakcji czowieka prawdopodobnie nigdy nie zostanie zdefiniowana, a tym

bardziej nie rwna si maszynie. Mdro, mio i wspczucie przychodz na myl

Umys ludzki ma gbokie defekty, defekty, ktre manifestuj w codziennie nadawanych

wiadomociach. Mona si spiera z ewolucyjnego punktu widzenia e ludzkie wady takie jak

te wywoujce chciwo i wojn s nieuniknione. Ponadto mona argumentowa ,e te defekty

nadal przynosz korzyci gatunkowi ludzkiemu i pomagaj si rozmnaa. Moe to by

kontrowersyjne, ale gdybymy chcieli wyhodowa takie cechy z ludzi, owady prawdopodobnie

wypr nas wczeniej ni moglibymy si spodziewa. May eksperyment : gdyby mg nacisn

przycisk i wywoa agresj, chciwo zazdro i inne podobne wady natychmiast znikajce z

ludzkiej rasy, czy naprawd wcisnby przycisk? Gdyby mg wybra takie cechy dla swojego

robota, czy je wbudowaby?

Ludzie nie mog pozna swoich umysw, a tym bardziej doskonale je powieli. Nie

powstrzyma nas to jednak przed prbami

Jako kontrargument dla poprzedniego stwierdzenia, naley powiedzie, e ludziom coraz

trudniej jest rozrnia midzy ludzkimi a komputerowymi osobowociami . Alan M. Turing,

brytyjski matematyk zaproponowa prosty eksperyment , ktry przerodzi si w okresowy test.

Eksperyment, zwany Testem Turinga, rzuca wyzwanie przesuchujcemu, ktry prowadzi

rozmow z dwiema niewidzialnymi ,z ktrych jedna to komputer a drugi to czowiek. Osoba

przesuchujca musi odkry kto jest kim. Zwycizca otrzymuje Nagrod Loebnera

Kolejny problem, ktrego nie mona, a moe nie powinno , rozwiza, rozwaa czy Twj robot

powinien by mski , eski czy bezpciowy. W kadym razie wariant testu Turinga prosi

przesuchujcego o rozrnienie midzy mczyzn a kobiet. Jakie pytania chciaby zada?

Ludzie nie mog si ze sob doskonale komunikowa Dana osoba moe tylko prbowa

wypowiada waciwe sowa , ktre wpajaj jego waciw ide w umys innej osoby. Aby

komunikowa si werbalnie, formujemy nasze myli, wypowiadamy je, obserwujemy reakcje

drugiej osoby i zmieniamy nasze wypowiedzi na podstawie jego reakcji. Wszystkie te dziaania

nie mog by doskonale wykonane i zawsze maj niezamierzone rezultaty.

Jeli napisae specyfikacj robota (i utrzymae je w prostocie), masz ograniczon liczb zada ktre

robot musi wykona. Wszystko co musisz zrobi to zbudowa robota, ktry wykona te zadania. Gdzie

zaczynamy projektowanie robota, aby mg robi takie rzeczy? Na pocztek moemy spojrze na

natur analogicznych projektw. Natura obfituje w systemy sterujce godne emulacji. Jednak nasze

myli pene s wizji antropomorficznych wizji robotw. Pierwszym obrazem ktry przychodzi ci na myl

jest robot z gow, dwojgiem oczu, dwoma uszami, ustami, dwoma ramionami i tuowiem. Czy jestemy

zwodzeni przez wasne instynkty?

Rozproszone Systemy Sterujce

Pomimo wielu argumentw na rzecz istnienia rozproszonej inteligencji wewntrz ludzkiego ciaa,

wyranie istnieje centralny system kontroli : mzg. Czy jest to centralny system sterowania jakiego

rzeczywicie chcemy? Warto to rozway przed wyborem architektury. Rozwamy awic ledzi.

Pywaj one w gigantycznych awicach, byskajc srebrzycie w gbokim niebieskim wietle oceanu.

Kiedy tuczyk przechodzi do ataku, awica natychmiastowo skrca, dzieli si i czy jakby za pomoc

magii. To taktyka przetrwania ledzi. Jak one tego dokonuj? Kady led po prostu obserwuje swoich

czterech najbliszych ssiadw i reaguje na pozycj, prdko i ruch. Efekt kocowy na poziomie

awicy jest dramatyczny i skuteczny. Tysice malekich mzgw dziaa niemal jak jeden, a tuczyk jest

czciowo sfrustrowany. Przy odrobinie szczcia bd kopota krewetki. awica ledzi uywa

rozproszonego systemu sterowania. awic zarzdza wsplna wola i wsplne dziaanie pojedynczych

ryb. Rozwamy zalety rozproszonego systemu sterowania:

Tanio. Poszczeglne elementy systemu sterowania s proste i tanie. W tym przypadku

musielibymy zaprojektowa cos prostego, jak led , a nastpnie powieli tysice razy

(uzyskujc korzy skali)

Niezawodno. Jeli system zaprojektowano tak aby przetrwa awari czci systemu , kilka

poraek go nie zniszczy. Z pewnoci nie wszystkie ledzie uciekaj przed tuczykiem. awica

po prostu zmienia ksztat aby zaata dziur po zjedzonym ledziu, a ycie toczy si dalej

Rozproszony system sterowania ma te pewne wady

Komunikacja. Czasami trudno jest si komunikowa wszystko pomidzy pojedynczymi

elementami sterujcymi. led po drugiej stronie awicy nie wie o tuczyku dopki jego ssiad

tego nie zasygnalizuje. Sygna paniki rozprzestrzenia si po awicy jak fala, ale moe by za

pno. Ta forma wiedzy naprawd jest moc i spraw ycia lub mierci.

Moc kocowa. Poszczeglne elementy wewntrz rozproszonego systemu sterowania nie s

potne same w sobie. Chocia zbiorowa awica ledzi rozwizuje problem tuczyka, jak

rwnie kady czowiek lub komputer, pojedynczy led nie moe dorwna czowiekowi w

matematyce lub rozumowaniu .Rozproszone systemy sterowania s czsto projektowane w

celu rozwizania konkretnych problemw i nie s tak dobre w rozwizywaniu problemw

oglnych. Jeli korzystasz z rozproszonego systemu sterowania, bd ostrony, poznajc

wszystkie problemy z ktrymi musisz si zmierzy. Jeli specyfikacje ulegn zmianie , twj

projekt moe by skoowany.

Centralne Systemy Sterowania

Rzumy okiem na scentralizowane systemy sterowania. Z pewnoci zrozumienie pojedynczego

systemu sterowania jest niezbdne dla zrozumienia rozproszonego systemu sterowania. Wikszo

systemw sterowania opiera si na tych samych podstawowych strukturach sterujcych. Przyjrzymy

si kliku rnym strukturom, ale chodzi o to ,e ich zachowanie mona opisa za pomoc tej samej

matematyki.

Sterowanie W Otwartej Ptli

Wikszo systemw sterowania robotami ma jaki rodzaj sygnau wejciowego i wyjciowego.

Pomidzy, ukad sterowania odpowiada na sygna wejciowy i zmienia odpowiednio sygna wyjciowy.

Sygna wejciowy jest generalnie sygnaem sterujcym niskiego poziomu. Dwoma przykadami sygnau

wejciowego mog by , sygna z przycisku zasilania na pilocie telewizora lub napicie liniowe z

obrotowego przecznika przyciemniania .Zasadniczo w systemie sterowania, urzdzenie wykonawcze

wzmacnia sygna i przeksztaca w sygna wejciowy. Kiedy osoba nacinie przycisk zasilania na pilocie

telewizora, pilot generuje sygna podczerwieni, ktry telewizor interpretuje jako zamknicie

przekanika i przekazanie zasilania do obwodw telewizora. W rzecz