Тележка Брайтенберга

«Тележка Брайтенберга» (англ. Braitenberg vehicle) — концепция, задуманная в мыслительном эксперименте итало-австрийским кибернетистом Валентино Брайтенбергом.

Движение транспортного средства напрямую контролируется некоторыми датчиками (например, фотоэлементами). Однако возникающее поведение может показаться сложным или даже интеллектуальным.

Механизм

Транспортные средства 2a, 2b

Автомобиль Braitenberg является агентом, который может автономно перемещаться на основе своих входов датчиков. Он имеет примитивные датчики, которые измеряют некоторый стимул в точке, и колеса (каждый из которых управляется собственным двигателем), которые функционируют как исполнительные механизмы или эффекторы. В простейшей конфигурации датчик непосредственно подключается к эффектору, так что воспринимаемый сигнал немедленно вызывает движение колеса.

В зависимости от того, как подключены датчики и колеса, автомобиль демонстрирует различное поведение (которое может быть целевым). Это означает, что, в зависимости от проводки датчика-двигателя, он стремится к достижению определенных ситуаций и избегать других, меняя курс при изменении ситуации.

Соединения между датчиками и исполнительными механизмами для простейших транспортных средств (2 и 3) могут быть ипсилатеральными или контралатеральными, а также возбуждающими или тормозящими, производя четыре комбинации с различным поведением; страха, агрессии и симпатии, любви.

Примеры

Следующие примеры — некоторые из самых простых автомобилей Брайтенберга.

Автомобиль 1 — Вокруг

Первый автомобиль имеет один датчик (например, температурный датчик), который прямо стимулирует его одиночное колесо прямо пропорциональным образом. Автомобиль может стоять неподвижно или двигаться вперед с переменной скоростью. Эффект трения заставит транспортное средство непредсказуемым образом двигаться на низких скоростях (то есть при низких температурах) таким же образом, как Броуновское движение.

Такое поведение может быть понято человеком-наблюдателем как «живое», похожее на насекомое и «беспокойное», никогда не останавливающееся в своем движении.

Автомобиль 2a

Несколько более сложный агент имеет два (левый и правый) симметричных датчика (например, светоделители), каждый из которых стимулирует колесо на одной стороне тела. Это транспортное средство представляет собой модель отрицательного животного tropotaxis. Он подчиняется следующему правилу:

• Больше света справа → правое колесо поворачивается быстрее → поворачивается влево, дальше от света.

Это более эффективно, как поведение, чтобы убежать от источника света, поскольку существо может двигаться в разных направлениях и стремится ориентироваться в направлении, из которого приходит наименьший свет.

В другом варианте соединения являются отрицательными или тормозящими: больше света → более медленное движение. В этом случае агенты удаляются от темноты и к свету.

Автомобиль 2b

Агент имеет те же два (левый и правый) симметричные датчики (например, светоделители), но каждый из них стимулирует колесо на другой стороне тела. Он подчиняется следующему правилу:

• Больше света влево → правое колесо поворачивается быстрее → поворачивается влево, ближе свет.

В результате робот следует за светом; он движется ближе к свету.

Поведение

В сложной среде с несколькими источниками стимулов транспортные средства Брайтенберга проявят сложное и динамичное поведение.

В зависимости от соединений между датчиками и исполнительными механизмами автомобиль Braitenberg может перемещаться близко к источнику, но не прикасаться к нему, быстро убегать или описывать круги или фигуры из восьми вокруг точки.

Такое поведение, несомненно, является целенаправленным, гибким и адаптивным, и может показаться даже интеллектуальным, каким образом минимальный интеллект приписывается таракану. Тем не менее, функционирование агента чисто механическое, без каких-либо обработки информации или других, очевидно, когнитивных процессов.

Часто BEAM robotics реализует подобные виды поведения.

См. также

• BEAM robotics
• Черепаха (робот)
• Тележка для велосипеда