1

PODSTAWY ROBOTYKI

JW. 25.6

Ewolucja Robotów według NASA

Wstęp…………………………………………………………………2

1. Żagle słoneczne………………………………………………...….5

2. Pierwotne organizmy a koncepcja NASA………………….……8

3. Planowany proces ewolucji……………………………………...10

4. Podstawowe założenia projektu…………………………….…..13

5. Tetwalker ………………………………………………………..17

6. „System nerwowy” robotów NASA………………………….....20

7. Terminy realizacji………………………………………….……24

Podsumowanie………………………………………………….…..25

2

Wstęp

Podróże kosmiczne i kolonizacja kosmosu to kierunek, w którym powinien pójść

rozwój ludzkości - uważa światowej sławy astronom prof. Aleksander Wolszczan. Dzięki

temu przyszłe pokolenia będą mogły mieszkać gdzieś indziej, kiedy Układ Słoneczny

przestanie istnieć - podkreślił profesor podczas wykładu w Polskiej Akademii Nauk w

Warszawie. Życie na Ziemi może być zagrożone ze względu na działalność ludzi i procesy

naturalne. Zagładę ludzkości może spowodować przeludnienie, efekt cieplarniany czy dziura

ozonowa. Rozwiązane tych problemów to warunek przetrwania ludzi. Również uderzenie

komety czy meteorytu w Ziemię to prawdopodobne zagrożenie. Dlatego - jak podkreśla

Wolszczan - działalność ludzi powinna brać pod uwagę takie zdarzenie i przygotować się na

nie. "Ze statystyki wynika, że podobne wypadki mają miejsce raz na kilka milionów lat. Z

tego punktu widzenia można powiedzieć, że to na pewno nastąpi" - wyjaśnia profesor. "Kiedy

już ludzie nauczą się, jak radzić sobie z zanieczyszczeniem i przeludnieniem planety, i znajdą

sposób na ochronę przed zderzeniem z kometą, przyjdzie pora, aby zastanowić się nad tym,

co zrobimy, kiedy nasze Słońce zacznie umierać" - dodaje. Wtedy - jak uważa astronom -

jedynym wyjściem będzie kolonizacja innych planet w galaktyce, gdzie przyszłe pokolenia

ludzi będą mieszkać po naturalnej śmierci Układu Słonecznego.

Długotrwałe pozostawanie poza orbitą Ziemi jest bardzo ryzykowne dla zdrowia

fizycznego i psychicznego ludzi - twierdzą autorzy raportu stworzonego dla amerykańskiej

agencji kosmicznej NASA. Liczący ponad 300 stron raport "Bezpieczna podróż: Zdrowie

astronautów podczas misji badawczych" wydał Instytut Medycyny amerykańskiej Narodowej

Akademii Nauk (NAS), współpracujący ze specjalnym komitetem, psychologami klinicznymi

oraz lekarzami różnych specjalności. Badaniami kierował John Ball z American College of

Physicians w Havre de Grace w Maryland.

Podstawowym wnioskiem z raportu jest stwierdzenie, że "ryzykowny wpływ na zdrowie

ludzkie długotrwałych misji kosmicznych poza ziemską orbitą stanowi na dzień dzisiejszy

największe wyzwanie w eksploracji dalekiej przestrzeni kosmicznej".

W przypadku dłuższych misji kosmicznych, takich jak podróż na Marsa, "niektóre z

zaobserwowanych dotąd fizjologicznych skutków krótszych pobytów w kosmosie, jak np.

utrata wapnia z kości, będą się pogłębiać" - przypomina Kenneth Shine z Instytutu

Medycyny.

Inna niewiadoma, to kwestia zdrowia psychicznego astronautów - w sytuacji, kiedy na

3

niewielkiej przestrzeni, z dala od Ziemi, przebywają ze sobą ludzie z różnych środowisk i

kultur.

Kolejnym problemem jest długość życia człowieka i jego wytrzymałość fizyczna.

Postęp w dziedzinie eksploracji kosmosu może przynieść rozwój robotów.

W tym opracowaniu chciałbym przedstawić nowe podejść NASA do tej kwestii.

Na początku zaprezentuję jednak napęd kosmiczny, który może otworzyć nowe możliwości i

urzeczywistnić marzenia o wielkich, odległych odkryciach.

4

1. Żagle słoneczne

Prawie 100 lat temu Johannes Keppler zaobserwował, że niezależnie od tego czy

kometa porusza się ku Słońcu, czy w kierunku przeciwnym, jej warkocz jest zawsze

skierowany od niego - światło wywiera ciśnienia odpychając go. Udowodnił to później, w

1901 roku, Piotr Lebiediew - umieścił lustra w pojemniku próżniowym na cienkich włóknach.

Einstein dostarczył podstaw teoretycznych - efekt fotoelektryczny.

Słoneczne żagle to statki kosmiczne pozbawione silników, używające promieni Słońca

do poruszania się w przestrzeni. Kiedy światło uderza w rozpostarty materiał, każdy foton

przenosi niewielką energię kinetyczną, przyspieszając żagiel w kierunku odwrotnym od

gwiazdy. Energia wydaje się niezwykle mała, lecz może rozpędzić statek do ogromnych

prędkości, gdyż w przestrzeni kosmicznej nie występuje zjawisko tarcia.

Potrzeba niezwykle wiele światła, by uzyskać odpowiednią siłę nacisku - na żagiel o pow. 1

km

2

działa siła 10N, gdyby żagiel wykonano z plastiku cienkiego jak kartka papieru (0,1

mm)- 100 ton, rozpędza się w rok do 3,2 km/s. W przypadku 10 ton, 32 km/s - tam i z

powrotem na Marsa w jeden rok.

Zalety:

ƒ nie trzeba zasilania, technologia prosta, tania, elegancka, elastyczna,

ƒ wymaga tylko dobrej metody składania i rozkładania żagla,

Grubość żagla

(mikrometry)

Przyspieszenie w

(m/s

2

)

Promień żagla

(km)

Końcowa prędkość

(km/s)

0,3 0,006 220

95

(0,03%c)

0,1 0,018 234

212

(0,07%c)

0,01 0,18 2108

728

(0,26%c)

0,001 1,8 2343

2322

(0,77%c)

Mniej niż 0,001 mikrometra – trudne do wykonania, tyle miałaby warstwa o grubości jednego

atomu. Aby nie był przezroczysty - minimalnie 0,01 mikrometra,

Średnia gęstość 0,001 mikrometra - perforacja, jeżeli zrobimy otwory o średnicy mniejszej

niż 0,5 mikrometra (długość fali światła widzialnego), wtedy żagiel dalej odbija światło jak

niektóre typy anten odbijają fale radiowe, można rozpocząć misję bliżej Słońca, ale prędkość

5

wzrośnie tylko odwrotnie proporcjonalnie do pierwiastka odległości (9 razy bliżej - 3 razy

szybciej),

Istnieją plany wprowadzenia dodatkowego przyspieszenia za pomocą lasera dużej

mocy (Robert Forward, 1962).

Przykładowo statek o masie 1000 ton, z żaglem o promieniu 343 km i grubości 0,001

mikrometra oświetlamy laserem o jasności 5 razy większej niż ma światło słoneczne na

Ziemi.

Wynik:

przyspieszenie równe 9 m/s

2

, po 2 miesiącach 15% prędkości światła,

Potrzebny sprzęt: soczewki działa laserowego - średnicy 100 m (tylko 12 razy więcej niż

największy teleskop optyczny Kecka).

Prowadzone są intensywne prace nad żaglami słonecznymi. Wykorzystywane są do tego celu

komory symulacyjne, w których występują warunki zbliżone do tych w przestrzeni

kosmicznej.

Dwa słoneczne żaglowce zostały z powodzeniem wystrzelone i rozpostarte w

przestrzeni kosmicznej, zanim spłonęły po ponownym wejściu w ziemską atmosferę. Misja

prowadzona przez Japońską Agencję Eksploracji Przestrzeni Kosmicznej (JAXA) miała na

celu przetestowanie nowatorskich konstrukcji i udowodnienie, że są one w stanie rozwinąć się

po wystrzeleniu w kosmos.

Żagle zostały wystrzelone w małej rakiecie z Uchinoura Space Center w Kagoshimie,

Japonia. Po stu sekundach lotu, kiedy statek znajdował się na wysokości 122 kilometrów,

został uwolniony pierwszy żagiel. Rozwinął się on tworząc strukturę podobną do liścia

koniczyny, o przekątnej około dziesięciu metrów i pożeglował przez przestrzeń dopóki nie

dostał się z powrotem w ziemską atmosferę. Drugi żagiel wypuszczony został na wysokości

169 kilometrów i również z powodzeniem rozłożył się gotowy do lotu. Oba żagle w końcu

spłonęły w atmosferze a ich szczątki wylądowały w Pacyfiku.

Japoński eksperyment był podobny do rosyjskiego projektu zwanego Znamia, który

został zrealizowany ze Stacji Kosmicznej Mir w 1993 roku. Tym razem jednak

niewspółmiernie udoskonalono technikę składania żagla, co pozwoliło na wystrzelenie go w

kosmos w relatywnie niewielkiej rakiecie. Materiał, z którego wykonano żagiel jest dziesięć

razy cieńszy niż kartka papieru - jego grubość wynosi jedynie 7,5 mikrometra.

Prowadzone badania dowodzą, iż koncepcja ta powinna przynieść duży postęp w dziedzinie

lotów kosmicznych. Żagle słoneczne wykazują dużą sterowność, mogą krążyć wokół planet,

unosić się w bezruchu.

6

Rys.1.1. Komora próżniowa w NASA's Glenn Research Center

Rys.1.2 Komora próżniowa w NASA's Langley Research Center in Hampton

Na rys.1.1. i rys.1.2. przedstawione są komory testowe NASA po udanych próbach z żaglami

słonecznymi.

7

2. Pierwotne organizmy a koncepcja NASA

Ze względu na wspomniane we wstępie niedogodności poważne podróże kosmiczne

silnie aktualnie wiążą się z wysoko rozwiniętą techniką. Roboty mają całkowicie zastąpić

człowieka w tej roli. Zaawansowana robotyzacja kojarzona jest zwykle z robotami

człekokształtnymi, realizującymi od momentu skonstruowania skomplikowane czynności. Od

lat doskonali się takie urządzenia, jednak wciąż są one dalekie od oczekiwań, a koszty ich

produkcji wysokie.

Naprzeciw problemom wychodzi NASA, której koncepcja może w pierwszym

momencie zaskoczyć. Inżynierowe w tym przypadku dokładnie obserwują naturę, starają się

w pewnym sensie odtworzyć proces ewolucji, przelać część jej formy i osiągnięć na technikę.

Aktualnie pracują nad pojedynczą komórką, wzorując się w pewnym stopniu na amebie.

Stworzony przez nich robot ma się poruszać w podobny sposób- „przelewając” się.

Rys.2.1. Ameba

8

Rys.2.2. Symulacja pojedynczej komórki robota opracowanego przez NASA

Rys.2.2 Przedstawia symulację komputerową robota, którego ruch jest wzorowany na

amebie. Ma on kształt piramidy, zapewnia ona stabilna postawę. Poszczególne boki tej

struktury mogą zmieniać swoje długości, dzięki czemu robot może się „przelewać”.

Całkowicie zrezygnowano z zastosowania kół, uznano iż jest to technologia przestarzała,

mocno ograniczająca zdolności motoryczne robota. Dzięki zastosowanym rozwiązaniom

możliwe jest pokonywanie przeszkód dotychczas w zasadzenie nie do przezwyciężenia.

Wspinanie po pionowych wzniesieniach, przy wykorzystaniu nierówności terenu nie stanowi

problemu.

9

3. Planowany proces ewolucji

Innowacyjne potraktowanie tematu polega na chęci stworzenia komórek-

elementarnych części składowych, które łącząc się z innymi, identycznymi będą tworzyły

coraz bardziej złożone struktury. Proces ten ma być wzorowany na ewolucji. Komórki

powinny wykazywać się pewną autonomicznością w czasie tworzenia struktur.

Na początku proste kombinacje, przykładowe przedstawiona na rys.3.1. mają być zdolne do

wykonywania prostych zadań.

Rys.3.1. Różne formy „pierwotnych organizmów”- robotów

Na drodze „ewolucji” częściowo sterowanej przez człowieka, powinny utworzyć

bardziej złożona strukturę, na rys.3.2. przedstawiono larwę.

10

Rys.3.2. Kolejny stopień ewolucji- larwa

Po udoskonaleniu utworzonej postaci, powinien rozpocząć się proces tworzenia coraz

bardziej zaawansowanych kombinacji. Wszystko musi przebiegać stopniowo, co pozwoli

szybko wychwycić ewentualne błędy, eliminując wysokie koszty, na które można się narazić

tworząc od razu skomplikowaną maszynę.

Rys.3.3. Trzeci stopień ewolucji

11

Rys.3.4. „Organizm czworonożny”

Rys.3.5. Robot człekokształtny- ostatni aktualnie przewidywany stopień ewolucji

12

Roboty człekokształtne przedstawione na rys.3.5. tworzone według przedstawionej tu

koncepcji, stanowią odległą przyszłością, poprzedzać je będą prostsze „twory” czworonożne,

przykładowy przedstawiony jest na rys.3.4. Zakłada się, iż takie systematyczne rozwijanie

stopnia złożoności robotów, wzorowane na procesie ewolucji przyniesienia dalekosiężne

korzyści w postaci robotów w pełnie autonomicznych, mogących samodzielnie się rozwijać,

precyzyjnie dopracowanych.

4. Podstawowe założenia projektu

Omawiany w tym opracowaniu projekt NASA składa się z wielu części, wielu etapów.

Chciałbym omówić krótko pewne podstawowe elementy i koncepcje, z którymi jak się za

chwilę okaże możemy się spotkać w bliskiej przyszłości. Warto wiedzieć, o czym może być

mowa w dziedzinie eksploracji kosmosu.

Podstawową częścią składową każdego organizmu tworzonego według omawianej

koncepcji jest Tetrahedron, można przyjąć, iż jest to odpowiednik komórki zwierzęcej. Ma

kształt piramidy. Bardziej rozwinięte roboty są kombinacją Tetrahedronów.

Aktualnie prowadzone są intensywne prace nad ALMĄ (Autonomous Lunar Manual

Assistant). Projekt ten wiąże się z wykorzystaniem nowych rozwiązań jako części już

istniejących w trakcie testowej misji na Księżyc. Rys. 4.1. przedstawia przykład takiego

rozwiązania, wykorzystany tu został chwytach zbudowany z Tetrahedronów- TetArm,

przymocowany do już istniejącego i sprawdzonego pojazdu.

13

Rys.4.1. ALMA

W projekcie pojawia się określenie ANTS (Autonomous Nano-Technology Swarm)

niosące za sobą ważne założenie podboju nieznanych miejsc z wykorzystaniem kolonii,

prymitywnych (w sensie postrzegania z perspektywy ewolucji) robotów.

Siła jest wynikiem ANTS ma wynikać z liczebności, a nie z możliwości pojedynczego

ANTSa.

Rys.4.2. Hierarchiczna koncepcja kolonii robotów.

14

Rys.4.2 przedstawia schemat kolonii robotów. Ma ona strukturę hierarchiczną, występuje

jeden organizm nadrzędny, jest on przywódcą, pozostałe powinny być gotowe poświęcić

własne „życie” dla niego. Podrzędne względem siebie mogą być również różne kolonie,

człowiek kontaktuje się jedynie z nadrzędnym organizmem, on przekazuje dalej dyspozycje.

W najbliższym czasie planuje się badanie Księżyca- projekt ALI (Autonomous Lunar

Investigator). Weźmie w tym udział LARA (Lander Amorphous Rover Antenna). Robot ten

ma być również wykorzystany do eksploracji Marsa. Zbudowany będzie z wielu

Tetrahedronów. Łatwo zmienia kształt i przeznaczenie. Dzięki małym rozmiarom będzie

możliwe zbadanie wielu zakamarków, pobranie próbek z niedostępnych miejsc.

Na rys.4.3 przedstawiony jest w formie pełzającej, może również zmienić się w antenę, co

jest pokazane na rys.4.4 i przekazywać wyniki pomiarów na Ziemię.

Rys.4.3. Forma pełzająca robota

15

Rys.4.4. Robot przybiera kształt anteny

W dalszej przyszłości robot ten będzie wielozadaniowy w pełnym słowa tego

znaczeniu. Schemat typowej wyprawy będzie wyglądał następująco:

1. Opuszczenie atmosfery Ziemi w kapsule z napędem rakietowym

2. Utworzenie żagla słonecznego przez znaczne ilości Tetrahedronów

3. Dotarcie do planety przeznaczenia przy wykorzystaniu siły napędowej światła

4. „Zwinięcie” żagla, opadanie na planetę docelową

5. Rozwiniecie się spadochronu, tworzonego również przez Tetrahedrony i łagodne opadanie

na powierzchnię badanej planety.

6. Przybranie odpowiedniego kształtu w zależności od ukształtowania terenu i narzuconego

celu.

Istotną kwestia jest możliwość naprawy uszkodzonych fragmentów robota poprzez

zastąpienie ich Tetrahedronami z innych, mniej istotnych miejsc. Oczywiście czynność ta

będzie wykonana w pełnie autonomicznie. Stwarza to na przykład możliwość naprawy żagla

słonecznego w locie, uszkodzonego przez „śmieci kosmiczne”, które są bardzo dużym

zagrożeniem dla poruszającego się ze znaczną prędkością obiektu w przestrzeni kosmicznej.

Tego typu rozwiązania mogą sprawić, iż podróże ze znacznymi prędkościami staną się realne.

Kolejnym etapem rozwoju projektu jest PAM (Prospecting Asteroid Mission).

Koncepcja ta wiązana jest z badaniem asteroidów przy wykorzystaniu ANTS. W tym

przypadku naukowcy napotkają dużo trudności szczególnego rodzaju- jest to temat jeszcze

16

odległy. Łączy się z nim jednak nadzieje na ciekawe odkrycia, z tego powodu już dziś dosyć

poważnie jest opracowywany.

5. Tetwalker

Powyższe opisy przedstawiały wiele kwestii, będących aktualnie w fazie

projektowania, często koncepcje te wydają się być z kategorii science fiction, wiele

zobrazowanych jest jedynie przy pomocy symulacji komputerowych. W tym punkcie

chciałbym skoncentrować się na postępach w realizacji praktycznej projektu.

Niestety, pewnie ze względu na wyścig technologii i pomysłów, na oficjalnej stronie NASA

brakuje szczegółowych opisów technicznych i fotografii najmłodszych „dzieci” inżynierów.

Przedstawiony jest prototyp Tetwalkera. Zilustrowany jest on na rys.5.1. Skonstruowany jest

z teleskopowych tulejek, przy ich końcach zainstalowane są silniki, które mogą powodować

zmianę długości boków. Dzięki temu przenoszony jest środek ciężkości, przez co robot

porusza się na zasadzie „przelewania się”. W czasie testów już zauważono, iż napęd powinien

zostać umieszczony w środku boków robota.

17

Rys.5.1. Model pojedynczej „komórki robota”

Ważnym testem była próba w terenie przeprowadzona na Biegunie Polarnym

przedstawiona na rys. 5.2. Okazało się, iż robot spełnił oczekiwania konstruktorów. Aktualnie

Tetwalker sterowany jest zdalnie, w przyszłości oczywiście będzie odznaczał się dużą

autonomicznością.

18

Rys.5.2. Tetwalker na Biegunie Polarnym- testy

Robot ten może poruszać się z prędkością 10 km/dzień.

Zasilany jest z baterii litowo-polimerowych, trwają jednak intensywne prace nad zasilaniem

nuklearnym, rezygnuje się z energii słonecznej, aktualnie powszechnie wykorzystywanej w

kosmosie, by uniezależnić się od światła.

Docelowe Tetwalkery będą złożone z większej liczby Tetrahedronów. W zależności od liczby

„komórek” są w skrócie nazywane: 4Tet, 12Tet …

Realizacja finalnych założeń wymaga postępu w wielu dziedzinach, szczególnie: NEMS

(nano-electro-mechanical-systems) i sztuczna inteligencja.

Konstrukcja ma być wykonana z materiałów na bazie węgla. Powinna zapewnić dużą

elastyczność, rozciągliwość i wytrzymałość. Dzięki tym właściwościom będzie można

umieścić w małej kapsule znaczną liczbę Tetwalkerów, a przy twardym lądowaniu nie

powinny ulec uszkodzeniu.

Już w fazie produkcji poszczególne elementy powinny wykazywać się dużą

autonomicznością poprzez aktywny udział w składaniu „organizmu”.

Wraz z rozwojem programu zakłada się wysyłanie w kosmos całych grup kolonii w wiele

zakątków wszechświata.

Na stronie internetowej NASA dostępny jest program umożliwiający symulowanie ruchów

robota.

19

6. „System nerwowy” robotów NASA

Bardzo ważną kwestią w projekcie jest układ sterowanie robota. Musi on zapewnić

autonomiczną pracę robota. Poszczególne „komórki” muszą ze sobą poprawnie

współpracować. Im jego działanie jest bliższe do funkcjonowania ludzkiego mózgu, tym

lepiej. Tak jak w pozostałych blokach projektu, również tu staranie obserwowana jest

przyroda. Stawia to wielkie wyzwanie przed inżynierami, głównie przed automatykami,

elektronikami i informatykami.

System przedstawiony jest na rys.6.1, podzielony jest na dwa poziomy:

ƒ Poziom niższej inteligencji

ƒ Poziom wyższej inteligencji

Niższy odpowiada za wykonywanie decyzji podjętych przez wyższy poziom, koordynuje

ruchy, zapewnia ich optymalny charakter.

Wyższy poziom powinien być zdolny do rozwiązywania problemów. Umożliwia abstrakcyjne

myślenie.

20

Rys.6.1. Schemat „układu nerwowego”

System składa się z bloków realizujących następujące funkcje:

ƒ Algorytmy ewolucyjne:

Algorytmy ewolucyjne są techniką przeszukiwania i optymalizacji, opartą na zasadach

przejętych z teorii ewolucji. Podczas rozwiązywania problemu nie gwarantują one znalezienia

optimum globalnego, jednak generalnie zapewniają znalezienie rozwiązania wystarczająco

dobrego w akceptowalnym przedziale czasu. Ta cecha determinuje zastosowanie tych

algorytmów dla problemów, których nie można rozwiązać przy pomocy technik

specjalizowanych.

Drogą ewolucji eliminowane są gorsze rozwiązania na korzyść lepszych, które w kolejnej

iteracji również zostają poddane weryfikacji.

Do prawidłowego działania nie jest potrzebna żadna szczegółowa wiedza o charakterze

problemu a jedynie - informacja o jakości rozwiązań. Zaletą algorytmów ewolucyjnych jest

duża uniwersalność. Dobrze są przystosowane do przeszukiwania wielowymiarowej, złożonej

21

przestrzeni rozwiązań a szczegółowa wiedza o problemie nie jest potrzebna.

ƒ Sztuczne sieci neuronowe:

Podstawą działania sieci są algorytmy uczące, umożliwiające zaprojektowanie odpowiedniej

struktury sieci i dobór jej parametrów, dopasowanych do problemu podlegającemu

rozwiązaniu. Stanowią uniwersalny układ aproksymujący, odwzorowujący wielowymiarowe

zbiory danych, mają zdolność uczenia się i adaptacji do zmieniających się warunków

środowiskowych, zdolność uogólniania nabytej wiedzy, stanowiąc pod tym względem system

sztucznej inteligencji.

Badania systemów nerwowych istot żywych nadal stanowią istotny czynnik postępu w tej

dziedzinie.

Istotnym elementem tego modelu jest sumowanie sygnałów wejściowych z odpowiednią

wagą i poddanie otrzymanej sumy działaniu nieliniowej funkcji aktywacji. W efekcie sygnał

wyjściowy neuronu y

i

jest określony w postaci:

przy czym x

j

(j=1, 2, ..., N) reprezentują sygnały wejściowe, a W

ij

- odpowiednie

współczynniki wagowe, zwane wagami synaptycznymi lub po prostu wagami. Przy dodatniej

wartości waga przekazuje sygnał pobudzający, przy ujemnej - gaszący.

Sztuczne sieci neuronowe biorą udział w percepcji oraz sztucznym postrzeganiu i

kształtowaniu świadomości.

Funkcje pełnione przez sieć można sklasyfikować w kilku podstawowych grupach:

aproksymacji, klasyfikacji i rozpoznawania wzorców, predykcji, sterowania oraz asocjacji.

ƒ Logika rozmyta:

W świecie wiele zjawisk jest bardzo nieprecyzyjnych, nieprecyzyjność ta może być związana

z kształtem, położeniem, kolorem, powierzchnią lub semantyką opisu. Nieprecyzyjność

polega na trudności dostatecznie dokładnego określenia wartości wszystkich występujących w

nim zmiennych. Taki rodzaj braku precyzji nazywany jest zwykle rozmyciem.

Zbiory rozmyte definiowane są przez funkcje przynależności.

22

Pojęcie zbioru rozmytego jest więc uogólnieniem pojęcia zbioru ostrego, polegającym na

dopuszczeniu, aby funkcja charakterystyczna (przynależności) zbioru przyjmowała obok

stanów krańcowych 0 i 1 również wartości pośrednie. Umożliwia to odejście od

arystotelesowskiego, binarnego widzenia świata.

W przeciwieństwie do zbiorów ostrych, stanowiących jedynie pewne przybliżeniem zjawisk

rzeczywistego świata, zbiory rozmyte modelują owe zjawiska wierniej i dokładniej.

Istnieje wiele konwencji opisu liczb rozmytych w zależności od kształtu funkcji

przynależności (rys.8).

Rys.6.2. Przykładowe kształty funkcji przynależności liczb rozmytych:

a) ogólna, b) trapezoidalna , c) trójkątna, d) symetryczna trójkątna.

Poszczególne bloki komunikują się między sobą obustronnie, mogą „sugerować ”

własne rozwiązania innym blokom funkcyjnym wykorzystując pętle „samooceny”.

Blok odpowiadający za motorykę posiada zaawansowane algorytmy wykorzystujące

nieliniową dynamikę.

Działanie ludzkiego umysłu nie daje się opisać przy pomocy żadnej ze znanych

reprezentacji wiedzy. W proces podejmowanie decyzji oparty jest na heurystyce.

Heurystyczny oznacza „służący odkryciu”. Wiedza heurystyczna może doprowadzić do

rozwiązania, jakąś strategią czy regułą postępowania, ale nie gwarantuje sukcesu.

Wprowadzając nową wiedzę, system doradczy powinien ustalić, w jaki sposób będzie ona

używana, czy da się ją efektywnie wykorzystać.

23

7. Terminy realizacji

Śledząc rozwój projektu na stronie NASA mogą niektórych zaskoczyć daty opisujące

moment realizacji praktycznej przedsięwzięcia. Poważniejsze założenia są prezentowane

jedynie poprzez symulacje komputerowe, co jak już wspomniałem może się wiązać z troską o

trzymanie prymu w tej dziedzinie. Okazuje się jednak, iż omawiany wcześniej TetArm

wyruszy w kosmos w 2010.

Jak poważnie projekt jest traktowany i jak duże środki finansowe są na niego przeznaczone

może świadczyć fakt, iż 12TeTrahedral zostanie wysłany na Księżyc w okresie krótszym od

10 lat!

LARA będzie gotowa w ciągu 20 lat.

Najmniej mówi się o terminie badania asteroidów, stanowi to duże wyzwanie i konkrety

pojawią się po udanych wcześniej wspomnianych misjach.

Specjaliści twierdzą, iż wbrew pozorom przedstawiona tu koncepcja będzie dużo

tańsza od dotychczas realizowanych podczas eksploracji kosmosu. Wiąże się to z faktem, iż

uszkodzenie jednego elementu nie powinno doprowadzić do niepowodzenia misji, jak to ma

zwykle miejsce aktualnie. Dzięki temu szybki urzeczywistnienie tu przytoczonych planów

może być istotnie realne.

24

Podsumowanie

W pierwszym momencie wydaje się, że nigdy maszyna nie będzie mogła w pełni

naśladować człowieka. Jesteśmy istotami bardzo złożonymi, a specyficzne dla nas funkcje

psychiczne to: intelekt, wola i emocje - o czym mówił już Platon. Człowiek myśli, ma

potrzeby, może skierować swoje działania ku wyznaczonemu celowi, a także odczuwa;

potrafi kochać, bać się. Łatwo sobie wyobrazić urządzenie, które myśli na nasz wzór, które

rozwiązuje jakiś problem, ale czy można uwierzyć, że "coś" sztucznego może odczuwać

emocje, nie mówiąc już o uczuciach wyższych.

Jednak można odnieść wrażenie, że naukowcy z NASA podążają we właściwym

kierunku, by stworzyć coś więcej niż tylko maszynę. Analizując proces naturalnej ewolucji

starają się stworzyć twór niezwykle złożony.

Wykorzystując informacje na temat umysłu człowieka naukowcy próbują stworzyć umysł

sztuczny. Z pewnością nie będzie to umysł ludzki, może go jedynie naśladować, a w wielu

kwestiach przewyższać człowieka w szybkości i skuteczności działania. Nie jest to jednak

powód do zmartwienia, bowiem sztuczna inteligencja powinna pomóc człowiekowi, a nie

utrudniać jego funkcjonowanie.

Rozwój nauki obejmującej obszar robotyki kosmicznej prędzej, czy później przełoży

się na postęp w codziennym życiu.

Sztuczna inteligencja pomaga ludziom w podejmowaniu decyzji w wielu dziedzinach

życia. Człowiek podejmując decyzje, poddaje się emocjom, a komputer postępuje według

określonego algorytmu. Maszyna może okazać się lepsza w podejmowaniu takich decyzji,

gdzie trzeba postępować z tak zwaną "zimną krwią", czyli bez udziału emocji.

Wielu naukowców twierdzi, że program budowy robotów kierowanych

elektronicznymi komputerami nie doprowadzi do skonstruowania sztucznej, naprawdę

inteligentnej maszyny - to znaczy takiej, która rozumie, co robi i może wykorzystać to w

działaniu. Takie urządzenie mogłoby działać, gdyby w jego konstrukcji został wykorzystany

ten sam proces fizyczny, który stanowi podstawę istnienia ludzkiej świadomości. Ważne jest

by porzucić czysto algorytmiczny sposób podejmowania decyzji. Na obecnym etapie rozwoju

techniki nie jest to łatwe, jednak świat cały idzie z postępem. Może o wielu rozwiązaniach

skrywanych za murami tajnych laboratoriów jeszcze nie wiemy…

Dużym problemem jest to, aby przez cały czas zachować kontrolę nad maszyną, którą

chce się stworzyć, aby nie doprowadzić do zagłady ludzkości. Maszyna mająca władzę nad

25

człowiekiem może brzmieć trochę jak temat z filmu science fiction, ale nie można zapominać,

że często tematy filmów z przed kilku lat później stawały się rzeczywistością. Trzeba

pamietać, że to sztuczna inteligencja ma służyć nam, a nie my jej.

Powoli technika staje się tak złożona, że jedna osoba może nie być w stanie w łatwy

sposób opanować maszyny.

Źródła:

http://www.nasa.gov

http://www.nasa.gov/vision/universe/roboticexplorers/index.html

http://ants.gsfc.nasa.gov/sitemap.html

http://www.cyberforum.edu.pl/teksty.php3?ITEM=44

http://www.nauka.gildia.pl/publicystyka/napedy_kosmiczne