REPORT (PRIMARIA)
TEORIA E METODOLOGIA
DEL MOVIMENTO UMANO
PROF. SSA ELEONORA BILOTTA
Studenti:
Laura Gatto, Matr. 143592
Elena Bomparola, Matr. 142646
Rosangela Barletta, Matr. 143617
Manuela De Rosa, Matr. 143606
Ipotesi di lavoro
• intervenendo sulla struttura cognitiva di un
robot questo riesca ad adattarsi meglio ad un
certo ambiente e ad esplorare più spazio
possibile riconoscendo la presenza di eventuali
ostacoli.
Compito dell’esperimento
• Data l’esistenza di un certo ambiente quale robot si adatta
meglio?
Ambiente T
Impostazione dell’esperimento
• Scelta robot:
• Tra i robot messi a disposizione
da Brainfarm abbiamo scelto
quelli
con
caratteristiche
strutturali
molto
differenti:
Khepera e Maxrobot
per
osservare
se
il
loro
comportamento, inseriti in uno
stesso ambiente, presentasse
delle diversità.
• Non abbiamo considerato i robot
Epuck e NXT in quanto molto
simili a Khepera
•Caratteristiche robot:
Nei primi esperimenti abbiamo agito sulla struttura
cognitiva: abbiamo deciso di aggiungere alle
caratteristiche di base un neurone interno
•Khepera (2 output neurons, 1 internal neurons, 3
infrared sensors, 1 ground sensors, 0 camera
sensors)
•MAXRobot (2 output neurons, 1 internal neurons,
3 infrared sensors, 0 ground sensors, 3 camera
sensors)
Dati di impostazione dell’evoluzione
• Scegliamo come modalità di addestramento il parametro
evoluzione
• Gli esperimenti saranno impostati con i seguenti
parametri:
• Abilità: esplorazione
• Genitori: 3
• Figli: 3
• Generazioni: 100
• Lunghezza vita:100
• Mutazione genetica: bassa
Esperimento 1-4
I° esperimento
II° esperimento
III° esperimento
IV° esperimento
Khepera1 (1 neuroni
interni)
Khepera2 (2 neuroni
interni)
Khepera3 (3 neuroni
interni)
Khepera4 (4 neuroni
interni)
• Dal grafico emerge che i robot Khepera3 e
Khepera4 hanno dimostrato maggiori
capacità adattative all’ambiente.
• In particolare Khepera3 ha mostrato dei
miglioramenti leggermente più alti di
Khepera4.
• Ipotizziamo che sia dovuto alla struttura
cognitiva: avendo Khepera una struttura
fisica molto semplice la presenza di
quattro neuroni rallenta la capacità di
reazione mentre al contrario la presenza di
tre neuroni garantisce una risposta più
veloce e più accurata rispetto a due
neuroni
o
un
neurone,
su
cui
convoglierebbero troppe informazioni.
Esperimento 5-8
V°esperimento
VI° esperimento
VII°esperimento
VIII° esperimento
Maxrobot1
(1neurone interno)
Maxrobot2
(2 neuroni interni)
Maxrobot3
(3 neuroni interni)
Maxrobot4
(4 neuroni interni)
• Questo
grafico conferma una migliore
prestazione di Maxrobot4 relativa a
questo tipo di ambiente
• Ipotizziamo che: è più performativo
rispetto a Maxrobot 1-2-3 per le stesse
motivazioni sopra espresse.
Successivi esperimenti
• Modifica apportata alla simulazione:
• Per i successivi esperimenti abbiamo deciso di modificare un
•
•
•
•
parametro di evoluzione e cioè la mutazione genetica
impostandola con la modalità Alta.
Motivazione della modifica:
In questo modo il valore dei geni trasmessi dai robot genitori ai
robot figli varia con una probabilità alta e le generazioni filiali si
allontaneranno di molto dal genotipo dei genitori per cui parte
delle informazioni sull’ambiente che questi trasmettono si
perde.
Cosa vogliamo verificare?
Abbiamo scelto di testare Khepera1 e Khepera4 e Maxrobot1
e Maxrobot4, esattamente i “migliori” e i “peggiori” delle prove
precedenti per verificare se in queste mutate condizioni i
risultati che hanno rispettivamente conseguito nelle prove
precedenti verranno confermati o meno.
Esperimento 9-12
IX°esperimento
X° esperimento
XI°esperimento
XII° esperimento
Khepera1
Khepera4
Maxrobot1
Maxrobot4
• Osservazioni:dal
grafico emerge che
Khepera4-alto
e
MaxRobot4-alto
mostrano delle performance peggiori
rispetto a Khepera4-basso e MaxRobot4basso.
• Ipotizziamo che:Tale peggioramento sia
dovuto ad una perdita di informazioni
sull’ambiente nella trasmissione da padre
a figlio a causa dell’alta variabilità
genetica.
Successivi esperimenti
• Modifica apportata alla simulazione:
• Proseguendo nella nostra ricerca abbiamo apportato
•
•
•
•
un'altra modifica alla simulazione, abbiamo pensato di
cambiare il parametro di evoluzione lunghezza vita da
100 a 1000. Abbiamo testato con mutazione genetica
“bassa”
Motivazione modifica:
Aumentare il tempo a disposizione dei robot per esplorare
l’ambiente
Cosa vogliamo verificare ?:
Con queste modifiche vogliamo osservare se le
performance
dei robot utilizzati nei precedenti test
subiscano delle modifiche.
Esperimento 13-16
XII°esperimento
XIV°esperimento
XV°esperimento
XVI°esperimento
Khepera1
Khepera4
Maxrobot1
Maxrobot4
quest’ultimo
grafico
conferma
i
risultati
conseguiti
precedentemente
da
Khepera3,
Khepera4 e Maxrobot4
• Ipotizziamo che: questi tre robot sono i
più adatti e abili ad esplorare l’ambiente
che li circonda
• Osservazioni:
Conclusioni
• Tesi: Agendo sulla struttura cognitiva possiamo
modificare il comportamento di un robot per
renderlo “adattabile” ad un certo ambiente.
Conclusioni
• Ad una struttura fisica corrisponde una struttura
cognitiva che rende i robot più performativi: i
neuroni interni devono essere presenti in un
numero tale che permetta una risposta adattativa
abbastanza veloce ma non approssimativa.
Conclusioni
• Nel caso dei robot Khepera e Maxrobot inseriti
nell’ambiente da noi creato, la struttura cognitiva
ideale si è dimostrata di 3 neuroni interni nel
primo e di 4 neuroni interni nel secondo. Tali
risultati sono confermati anche modificando
alcuni parametri evoluzionistici come la
“mutazione genetica” e la “lunghezza vita”.
Note:
• Indicare il/i problema/i incontrati:
Il gruppo ha manifestato delle difficoltà iniziali dovute ad una non
conoscenza della robotica, del software “brainfarm” ma anche del
programma “excel
• Quale soluzione è stata adottata?
Per superare tali difficoltà si è fatto ricorso alle slide fornite dalla
docente durante il corso e alle risorse presenti in rete
• Quante volte è stato necessario modificare la simulazione e i
parametri di evoluzione per raggiungere l’obiettivo?
Per raggiungere l’obiettivo e confermare l’ ipotesi di partenza sono
state necessarie in totale sedici test durante i quali i parametri di
evoluzione sono stati modificati tre volte
• Indicare le modalità di lavoro adottate nel lavoro di gruppo Per
affrontare il lavoro è stata scelta una modalità collaborativa, ognuna
di noi ha fornito il suo personale contributo.