عنوان پایان‌نامه
طراحی یک سیستم یادگیر بر اساس بستر جذب و Babbling برای یادگیری مفاهیم
- رشته تحصیلی
- مهندسی کامپیوتر- هوش مصنوعی - رباتیک
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 43253;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 1641
- تاریخ دفاع
- ۱۹ مرداد ۱۳۸۸
- دانشجو
- مصطفی اجل لوئیان
- استاد راهنما
- مجید نیلی احمدآبادی, بابک نجاراعرابی
- چکیده
- چکیده مساله تقلید در بنیاد طبیعت وجود داشته و نقش بزرگی در یادگیری و رشد موجودات ایفا می¬کند. بسیاری از موجودات زنده با یادگیری تقلیدی مهارت لازم برای انجام برخی امور روزمره را کسب می¬کنند. بطور کلی یادگیری تقلیدی در سطوح مختلف رفتاری واقع می¬شود. یادگیری تقلیدی می¬تواند برای درک مفاهیم سطح بالا مانند یادگرفتن نحوه بازی کردن یک ورزش با نگاه به دیگری، یا برای تقلید مفاهیم سطح پایین مانند کپی¬سازی سیگنال موتوری توسط یک ربات صورت بپذیرد. آنچه که در تمامی مصادیق تقلید مشترک می¬باشد تکرار یک الگو پس از درک آن در محیط می¬باشد. در بسیاری از مسایل یادگیری تقلیدی، تقلید کننده سعی در تولید رفتار موتوری مشابه پس از درک غیرمستقیم عمل انجام شده دارد. مساله یادگیری تقلیدی در کودکان یکی از رایج ترین نمونه-های تقلید براساس درک و ایجاد حرکت موتوری مشابه است. در روندی که در روان¬شناسی رشد با نام «بَبلینگ» خوانده می¬شود که در آن کودک سعی بر تقلید ادراک انجام شده از طریق تکرار با خود را دارد. در این تحقیق از مفهوم ببلینگ به عنوان عنصر اصلی تقلیدی استفاده شده است. اما علاوه بر چگونگی انجام یک عمل یادگیری تقلیدی، مقوله تقلیدی و محتوای آن نیز بسیار مهم است. تعریف مشخص آنچه که باید تقلید شود در پیاده¬سازی مدل یادگیری تقلیدی مناسب بسیار تاثیر گذار است. یکی از دسته¬های بزرگ مقوله¬های یادگیری تقلیدی، حرکات موتوری دوره-ای مانند راه رفتن، رقصیدن، شنا کردن، و حتی بلعیدن است. اگر به مکانیزم¬های طبیعی که مسئول اعمال دوره¬ای هستند رجوع کنیم، با شبکه¬های عصبی مولد الگوی مرکزی که نمونه¬ای از تحقق جذب کننده¬های سیکل حدی در موجودات می¬باشند مواجه می¬شویم. مولدهای الگوی مرکزی مکانیزم¬هایی در (معمولاً) نخاع موجودات می¬باشند که تولید رفتارهای ریتمی و دوره¬ای را بر عهده دارند. در این تحقیق برای انجام اعمال تقلیدی که بصورت دوره¬ای می¬باشند، از مدل مولد الگوی مرکزی استفاده شده است. در مجموع مساله¬ای که در این تحقیق به دنبال آن هستیم یادگیری تقلیدی اعمال دوره¬ای است. یک آموزگار یک عمل دوره¬ای را انجام می¬دهد. تقلید کننده عمل انجام شده (مانند دیدن) را درک کرده و حرکت نقطه اثر نهایی آموزگار (مانند کفِ دست او) را ثبت می¬کند. از آنجایی که تقلید کننده عمل موتوری مناسب برای تقلید آنچه که دیده شده است را نمی¬داند به کمک مدل ببلینگ ارایه شده سعی در کشف عمل مناسب می¬کند. پس از آنکه عمل موتوری مناسب برای تقلید شناخته شد، مدل مولد الگوی مرکزی ارایه شده برای ایجاد سیگنال موتوری مورد نظر تربیت می-شود. مدل مولد الگوی مرکزی آماده شده قابلیت تولید تکراری عمل تقلیدی را داراست. نکات حایز اهمیت و مزایای مدل پیشنهادی را می¬توان اینگونه بیان کرد 1) ارایه یک مدل ببلینگ با الهام از ببلینگ در کودکان برای یادگیری سیگنال موتوری جهت تقلید ادراک انجام شده؛ 2)ارایه یک مدل مولد الگوی مرکزی بر¬اساس مفهوم جذب کننده در سیستم¬های دینامیکی که قابلیت ایجاد سیگنال¬های دوره¬ای بصورت مقاوم به اغتشاش را دراست؛ 3) یک مدل مناسب و کامل برای یادگیری تقلیدی اعمال دوره¬ای که پیاده¬سازی آن ارزان و آسان (بدون وابستگی به امکاناتی مانند ابزار ثبت حرکت) است.
- Abstract
- Abstract Most of the CPG models are based on defining explicit dynamical systems and finding the appropriate parameters for these systems. In this contribution we propose a novel CPG model that is based on altering a nonlinear oscillator to obtain desired limit cycle behavior. This CPG model benefits from an explicit basin of attraction and also fast convergence behavior. The presented CPG model is used in an imitation model that tries to learn the proper periodical behavior by looking at a mentor. First a mentor performs the desired periodical behavior. Then a hand-eye coordination process, inspired from infant babbling, is initiated to extract proper motor action from what is observed. The extracted motor action is finally embedded into the CPG model for smooth reproduction. This imitation model is implemented on a robotic marionette behavior learning task. The outcome of final performance of the robotic marionette is behaviorally understandable smooth actions.
