دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .
لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
فرمت فایل word و قابل ویرایش و پرینت
تعداد صفحات: 25
شرمین خسروی
Sherminkhosravi@gmail.com
سمیه قاسمی‌‌پور
Somayeh.ghasemipour@gmail.com
ربوکاپ
چکیده ـ ربوکاپ، تلاشی است در زمینه پروراندن تحقیقات هوش مصنوعی و هوش روباتها، که از طریق تعریف یک مسئله استاندارد و حل آن توسط محققین متعدد در کشورهای مختلف دنبال می‌شود. به همین منظور، برای چنین مساله‌ای بازی فوتبال درنظر گرفته شده است. بازی فوتبال صرفاً بعنوان یک محیط دینامیک و پویا برای آزمایش کردن نتایج حاصل از این تحقیقات انتخاب شده و هدف از این تحقیقات به هیچ وجه صرفاً انجام بازی فوتبال بین روباتها نمی‌باشد بلکه استفاده از ویژگی‌های خاص بازی فوتبال برای پیاده سازی روشها و آزمایشات در یک کار تیمی و گروهی بین چند روبات هوشمند و متحرک است.
روباتهای فوتبالیست، آدمکهای هوشمند کامپیوتری هستند که می‌توانند از طریق برنامه هوشمندی که به آنها داده می‌شود بطور خودکار در زمین فوتبال بازی کنند. بعبارت دیگر، روباتها از راه دور کنترل نمی‌شوند. هدف تحقیقات در روباتهای فوتبالیست، پژوهشِ و فن‌آوری نوین در زمینه‌های هوش مصنوعی و روباتهای هوشمند متحرک است.
کلید واژه ـ روبوکاپ ، شبیه ساز ، کارگزار ، عامل
1- مقدمه
سال 1997، در تاریخ هوش مصنوعی، به عنوان یک نقطه عطف تاریخی همواره به خاطر خواهد ماند. در ماه May این سال کامپیوتر Deep Blue شرکت IBM موفق شد که قهرمان شطرنج جهان را شکست دهد و این نتیجه 40 سال تلاش در جامعه پژوهشگران هوش مصنوعی بود. در چهارم July سال 1997 سفینه Pathfinder توانست برای اولین بار در تاریخ بشر، بر سطح مریخ بنشیند و اولین روبات کاملا هوشمند ساخت بشر (Sojourner) را با موفقیت بر سطح مریخ پیاده نماید. همزمان با این موفقیت ها، RoboCup نخستین گامهایش را به سوی ساخت یک تیم فوتبال، متشکل از روباتهای کاملا هوشمند فوتبالیست که بتواند بر قهرمان جهان پیروز شود، آغاز نمود.
ایده روباتهای فوتبالیست، اولین بار توسط پروفسور آلن مک ورث (Alan Acworth)، استاد دانشگاه British Columbia کشور کانادا در مقاله ای با عنوان "On Seeing Robots" مطرح گردید. یک گروه از محققین ژاپنی نیز بطور مستقل کارگاهی آموزشی در کنار همایش Grand Challenges in Artificial Intelligence که در اکتبر 1992 در توکیو برگزار میشد راه اندازی کردند. این کارگاه در پایان به بحث‌های جدی ای پیرامون استفاده از محیط بازی فوتبال برای ارتقا دانش و تکنولوژی منجر شد. یک مجموعه از تحقیقات انجام شد که از جمله آنها می‌توان به امکانسنجی تکنولوژیک، امکانسنجی مالی و. .. اشاره نمود. به همراه این تحقیقات یک نسخه اولیه از قوانین بازیها و نسخه اولیه شبیه ساز بازی فوتبال آماده گردید.
نتایج این تحقیقات و پروژه‌ها این بود، که گروه مجریان آنها به این نتیجه رسید که انجام چنین پروژه ای ممکن است. در سال 1993 یک گروه از محققین به نامهای Minoru Asada، Yasu Kuniyoshi و Hiroaki Kitano تصمیم به راه اندازی یک دوره مسابقات رباتیک گرفتند که موقتا آن را Robot J-league نام نهادند. (J-League نام مسابقات لیگ حرفه ای فوتبال ژاپن است، که در آن سالها به تازگی آغاز شده بود.). در فاصله کمتر از یک ماه، درخواست‌های متعددی از گروه‌های تحقیقاتی خارج از ژاپن به گروه برگزارکنندگان رسید که تقاضای حضور در این مسابقات را داشتند و پیشنهاد میکردند که این پروژه به یک پروژه بین المللی تبدیل شود. و چنین بود که این مسابقات به نام "Robot World Cup Initiative" و بطور خلاصه "RoboCup" نام گرفت. همزمان با این بحث ها، محققین زیادی ازقبل مشغول فعالیت بر سیستم‌های هوش مصنوعی و روباتیکی بودند که در محیط فوتبال به تعامل با محیط می‌پرداختند. به عنوان نمونه می‌توان به Itsuki Noda اشاره نمود که در ETL Electro Technical Lab، که یک موسسه تحقیقاتی دولتی در ژاپن است در زمینه سیستم‌های چند هوشمنده (Multi-agent) در محیط فوتبال به تحقیقات می‌پرداخت، و شروع به تهیه و توسعه یک شبیه ساز فوتبال ویژه این کار نموده بود. همزمان و بطور مستقل، پروفسور Minoru Asada در دانشگاه ازاکا (Osaka) و خانم پروفسور Veloso Manuela و دانشجوی او Peter Stone در دانشگاه کارنگی ملون (Carnegie Melon) روی رباتهایی کار میکردند که فوتبال بازی میکنند. این افراد را می‌توان پیشروان راه RoboCup نامید و بدون حضور آنها می‌توان به طور قطع ویقین اعلام نمود که راه RoboCup آغاز نمی شد.
در ماه سپتامبر 1993 اولین اعلان عمومی انجام گردید و مقررات ویژه ای نیز به صورت پیش نویس آماده شد. عطف به آنها، بحث‌ها و مناظره‌های بسیاری درباره تشکیلات و مباحث فنی برگزاری چنین تورنمنت ویژه ای در کنفرانس‌ها و کارگاههای متعددی که در این زمینه برگزار شده بود، انجام شد. از جمله آنها می‌توان به AAAI-94 و سمپوزیوم JSAI و جلسات مختلف جامعه رباتیک اشاره نمود. در همین اوضاع و احوال بود که تیم Noda در ETL اولین نسخه شبیه ساز فوتبال را از طریق Web منتشر ساخت. Soccer Server Ver.0 که با زبان LISP تهیه شده بود به همراه Soccer Server Ver.1.0 که با C++ آماده گردیده بود، در این مجموعه قرار داشت. اولین نمایش عمومی این شبیه ساز در سال 1995 در همایش IJCAI انجام گرفت. در همایش Artificial Intelligence ،JCAI-95 International Joint Conference on که در مونترآل کشور کانادا در ماه آگوست 1995 برگزار شده بود، اعلان عمومی جهت برگزاری اولین دوره کنفرانس و مسابقات جهانی فوتبال روباتها همزمان با IJCAI-97 در شهر ناگویا (Nagoya) انجام شد. همزمان تصمیم گرفته شد که مسابقاتی تحت عنوان Pre-RoboCup-96 برای شناخت مسایل و مشکلات احتمالی برگزاری RoboCup در ابعاد بزرگ، برگزار شود. با این تصمیم عملا 2 سال تا برگزاری مسابقات اصلی، زمان بود تا محققین برای ساخت روباتهای خود اقدام نمایند و همچنین زمان کافی برای جمع آوری کمک‌های مالی برای انجام پروژه بزرگ خود داشته باشند. Pre-RoboCup-96 همزمان با کنفرانس بین المللی روباتیک و سیستم‌های هوشمند (IROS-96)، در تاریخ 4 تا 8 نوامبر سال 1996 در شهر ازاکا (Osaka) با شرکت 8 تیم شرکت کننده در لیگ شبیه سازی و نمایش رباتهای واقعی لیگ رباتهای متوسط (Middle Size) برگزار گردید. با در نظر گرفتن ابعاد محدود آن، این مسابقات را می‌توان اولین اقدام جدی برای ارتقاء تحقیقات و آموزش با استفاده از محیط فوتبال در نظر گرفت. اولین دوره مسابقات و کنفرانس رسمی RoboCup در سال 1997 با موفقیت تمام شد. بیش از 40 تیم شرکت کننده (در هر دو رشته رباتهای واقعی و شبیه سازی)، و بیش از 5000 بازدیدکننده حضور داشتند. پیش بینی میشد که در RoboCup-98 نزدیک به 100 تیم شرکت کنند و بزرگترین رباتهای متحرک در طول تاریخ را بتوان آنجا دید.
2- اهداف ربوکاپ
فدراسیون جهانی روبوکاپ اهداف و جداول زمانی خاصی را برای انجام تحقیقات در این زمینه مشخص کرده است. همانطور که فضانوردان هدف اولیه خود را رساندن انسان به سطح کره ماه و سپس سالم بازگرداندن او به زمین عنوان کرده بودند، در حالی که هدف اصلی آنان این نبود، بلکه هدف، پیشرفت کلی در زمینه فضانوردی جهان بود. بزرگترین هدف روبوکاپ نیز پیشبرد سطح فنی جامعه جهانی می‌باشد، و به عنوان هدفی اولیه:
در میانه قرن بیست و یکم (در سال 2050 میلادی) یک تیم متشکل از روباتهای فوتبالیست شبیه انسان، در مسابقه‌ای واقعی و با رعایت قوانین فیفا، تیم قهرمان جام جهانی را شکست خواهد داد.
گرچه در حین مسابقات جهانی سال گذشته با توجه به پیشرفتهای فوق العاده صورت گرفته، زمان تحقق این وعده بطور رسمی از سال 2050 به 2030 کاهش یافت، ولی حتی اگر تا آن زمان نیز به هدف فوق نرسیم، همانگونه که در سالیان اخیر شاهد بوده ایم و یقینا با سرعتی بمراتب افزونتر، شاهد پیشرفتهای شگرفی خواهیم بود. با توجه به این اهداف، لیگ‌های مختلفی در روبوکاپ تشکیل شده‌اند که هریک روی زمینه‌های مشخصی از هوش مصنوعی تاکید دارند. مسابقات جام جهانی روبوکاپ در هفت لیگ زیر انجام می‌شود :
لیگ روباتهای اندازه متوسط (Middle Size)
لیگ شبیه سازی (Simulation)
لیگ روباتهای اندازه کوچک (Small Size)
لیگ روباتهای امدادگر (Rescue)
لیگ شبیه سازی امداد (Rescue Simulation)
لیگ روباتهای آ‌دم‌واره (Humanoid)
لیگ سگ‌های سونی (Sony Dogs)
لیگ شبیه‌سازی ربوکاپ بر مبنای یک شبیه ساز به نام Soccer Server بنا شده است که وظیفة شبیه‌سازی بازی فوتبال را بین برنامههای کامپیوتری تهیه شده از طرف دو تیم برعهده دارد. بازی بانشان دادن خطوط، میدان، بازیکنان، توپ و غیره توسط یک برنامة دیگربه نامMonitor به صورت بصـری درمیآید. در واقع وظیفة برنامة Monitor نمایش دادن آن چیزی است که واقعاً بین برنامهها و در حافظــة برنامــه Soccer Server در جریان است. برنامة Soccer Server طوری نوشته شده است که شبیه‌سازی یک مسابقه فوتبال را برای بازیکنان دو تیم به صورت توزیع شده روی شبکه انجام دهد. در واقع هر تیم متشکل از 11 برنامه کامپیوتری است که به صورت مستقل اجرا شده و به سرور وصل میشوند و هر برنامه با استفاده از اطلاعاتی که از سرور دریافت میکند (مانند اطلاعات بینایی، شنوایی، احساسی) بایدموقعیت خود و سایر بازیکنان (چه هم تیمی چه غیر هم تیمی) را در زمین تشخیص بدهد و برای کسب نتیجة بهتر تلاش کند و از خود واکنش نشان دهد نکتة مهم در شبیه‌سازی روباتهای فوتبالیست آن است که اولاً برنامههای بازیکنان به صورت مجزا اجرا میشوند و دارای کنترل نمیباشند و بنابراین این مسأله جزء یکی از مسایل شبیه‌سازی سیستم‌های Multi Agent قرار میگیرد. همچنین برای واقعیتر کردن و دشوارتر کردن مسأله همواره اطلاعاتی که بازیکنان از سرور دریافت میکنند همراه با مقداری خطا (Noise) خواهد بودکه باعث می‌شود شبیه‌سازی بازی به رقابتهای واقعی نزدیکتر شود. همچنین توانایی تصمیم گیری بلادرنگ یکی دیگر از ویژگی‌های بارزی است که برنامههای شبیه ساز باید دارا باشند. برای حل این مسأله محققان از سرتاسر دنیا باید برنامههایی را به صورت یک تیم برای انجام بازی تهیه کنندکه برای این منظور تکنیکهای مختلف را در زمینه هوش مصنوعی، شبیه‌سازی و. .. میتواند به کار بسته می‌شود. زمینه‌های تحقیقاتی درگیر در این مسأله مدیریت کردن مسایل مربوط به روباتها از قبیل شناخت موجودات (Object Recognition)، برقراری ارتباط بین روباتها (Communication) و شبیه‌سازی وسایل سخت افزاری مانند حرکت روباتها می‌باشد. همچنین مسایل سطح بالاتری چون آموزش (Learning)، هم کاری (Co-operation)، بهینه سازی و تصمیم گیری بلادرنگ نیز دراین مسأله (شبیه‌سازی فوتبال بین روباتها) درگیر می‌شود. اولین دورة مسابقات شبیه‌سازی روباتهای فوتبالیست در سال 96 در ژاپن برگزار شد که تیم دانشگاه توکیو اول شد در مسابقات سال 97 تیم دانشگاه هامبولت مقام اول را به دست آورد. در سال 98 و 99 تیم دانشگاه کارنی ملون از آمریکا و در سال 2000 یک تیم از پرتغال مقام اول را کسب کرد.
3- مسابقات روبوکاپ چیست؟
مسابقات روبوکاپ یک رویداد بین المللی برای توسعه علوم رباتیک، هوش مصنوعی و سایر زمینه‌های مرتبط است. این مسابقات در دو بخش رباتهای واقعی و شبیه سازی ( Simulation) رباتها برگزار می‌گردد. درابتدا لیگ شبیه سازی آنچنان به مسابقات واقعی نزدیک نبود و دارای سطح هوشمندی کمتری بوداما در حال حاضر سعی شده است که با استفاده از نزدیکتر کردن محیط شبیه سازی شده به محیط واقعی و نیز در نظر گرفتن رفتار( Dynamics ) واقعی و محدودیت‌های سخت افزاری سنسورها وعملگرها در حین مدل سازی، شباهت رباتهای شبیه سازی شده به رباتهای واقعی خیلی بیشتر گشته و امکان بکارگیری مستقیم الگوریتم‌های شبیه سازی شده بر روی ربات واقعی فراهم شده است.
3-1- لیگ‌های شبیه سازی :
لیگ شبیه سازی امداد
لیگ شبیه سازی فوتبال
4- ربات چیست؟
ربات یک سیستم فیزیکی است که در کلی ترین حالت برای انجام یک سری از وظایف طراحی می شود امروزه سعی برآن است که کنترل ربات، خودکار باشد (Automatic) اما هدف والاترآن است که بتوان خود مختاری (Autonomy) درربات ایجاد کرد.برای این کار باالهام ازموجودات زنده درمی یابیم که می بایست هوش را در ماشین به وجود آورد که این اساس هوش مصنوعی است. در این راستا از نیمه های قرن گذشته فعالیت های تحقیقاتی زیادی در این زمینه انجام شده است که ازچندین سال قبل مسابقات متعددی درسراسر دنیا این مهم را پیگیری می کنند معروف ترین آن مسابقات ربوکاپ است.
4-1- انواع روبات
از دید کنترل :
الف- Tele operation (کنترل از راه دور توسط انسان):
ب- Self-Controlled (خود کنترل): که از لحاظ درجه ی هوشمندی (Degree Of Autonomy) به دو دسته ی زیر تقسیم می شوند:
Mind-less : این روبات ها کارهای تکراری (repetitive) را انجام می دهند.
Intelligent: این روبات ها هوشمند هستند و با عدم قطعیت (uncertainty) مقابله می کنند.
از دید فیزیکی و مکانیکی (تحرک پذیری)
الف- روباتهای ثابت (manipulator or industrial robots)
ب- روباتهای متحرک (mobile robots)
4- شبیه‌سازی فوتبال در رایانه یا Soccer Simulation.
Soccer simulation همانند بازیهای رایانه‌ای فوتبال می‌باشد بااین تفاوت که عامل انسانی وظیفه کنترل را بر عهده نداشته وتمام کنترل به صورت خودکار وحتی خود مختار می‌باشد. لذا طراح برنامه می‌بایست درحین طراحی، هوشمندی لازم را در سیستم ایجاد کند وحتی قابلیت یادگیری را به سیستم بیفزاید. در هر حال سیستم می‌بایست قابلیت مقابله با عدم قطعیت‌های موجود درمحیط را داشته باشد. Soccer simulation یکی
