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Contribution Details

Type Dissertation
Scope Discipline-based scholarship
Title Navigation in Biorobotic Agents
Organization Unit
Authors
  • Dimitrios Lambrinos
Supervisors
  • Rolf Pfeifer
  • Rüdiger Wehner
Language
  • English
Institution University of Zurich
Faculty Faculty of Economics, Business Administration and Information Technology
Number of Pages 168
Date 1998
Abstract Text The field of “New Artificial Intelligence” (New AI) has been established over the last few years. This field has provided scientists and engineers with new ways of thinking about intelligent systems. One of the core insights of “New AI” is that the system-environment interaction plays a central role in the understanding and design of intelligent systems. This concept also referred to as embodiment has been manifested in the research methodology of the new field where the main goal is to build autonomous agents, i.e., autonomous robots, that are capable of interacting with the real world. Probably the most important type of agent-environment interaction is introduced by the agent’s movement within its environment. The ability to navigate from one place to another is very crucial for autonomous agents. Traditional AI approaches to the navigation problem were based on the concept of a world model. Such a system would perceive the world, update its internal world model, generate a plan in terms of actions that have to be performed, and execute these actions. It is doubtful whether this approach will ever lead to systems which are capable of robust navigation in complex real-world environments. There are several reasons for being pessimistic. First, because such systems are already extremely complex compared to the tasks they have to perform. Second, because they require large amounts of computational and memory resources. And third, because they lack the robustness required in the real world. This thesis presents a new way of designing and building agents, capable of navigating in real-world environments, based on biological findings. The goal is twofold, first to demonstrate that mechanisms which are thought to be employed by natural systems can be implemented in real-world artifacts, and second, to show that such mechanisms, though very parsimonious, are sufficient for achieving complex behavior. We call these agents biorobotic agents.
Zusammenfassung Das Gebiet der ’’New Artificial Intelligence” (New AI) hat sich in den letzten Jahren etabliert. Dieses neue Gebiet führte bei Wissenschaftlern und Ingenieuren zu einer neuen Denkweise hinsichtlich intelligenter Systeme. Eine der grundlegenden Einsichten der ’’New AI” ist es, dass die System-Umwelt-Interaktion eine zentrale Rolle für das Verständnis und den Entwurf intelligenter Systeme spielt. Dieses Konzept, auch als ’’Embodiment” bezeichnet, offenbart sich in der Forschungsmethodik des neuen Gebiets, bei dem das Hauptziel im Bau ’’autonomer Agenten” besteht, d.h. autonomer Roboter, die in der Lage sind, mit der realen Welt zu interagieren. Die wahrscheinlich wichtigste Art der Agent-Umwelt-Interaktion ergibt sich aus der Bewegung des Agenten in seiner Umwelt. Die Fähigkeit, von einem Ort zu einem anderen zu navigieren, ist entscheidend für autonome Agenten. Traditionelle Ansätze der AI zum Problem der Navigation basierten auf dem Konzept des ’’Welt-Modells”. Ein solches System nähme die Welt wahr, würde sein internes Welt-Modell aktualisieren, einen Plan der auszuführenden Aktionen generieren und diese Aktionen zur Ausführung bringen. Es ist zweifelhaft, ob dieser Ansatz jemals Systeme hervorbringen wird, die zu einer robusten Navigation in einer komplexen realen Umwelt fähig sind. Es gibt mehrere Gründe, pessimistisch zu sein. Zum ersten sind solche System bereits ausserordentlich komplex im Vergleich zu den Aufgaben, welche sie auszuführen haben. Zum zweiten benötigen sie umfangreiche Ressourcen hinsichtlich Rechenleistung und Speicherbedarf. Zum dritten zeigen diese Systeme keine ausreichende Robustheit für den Einsatz in der realen Welt. Diese Arbeit stellt einen neuen, auf biologischen Erkenntnissen beruhenden Weg für den Entwurf und Bau von Agenten vor, welche fähig sind, in einer realen Umwelt zu navigieren. Das Ziel ist zweifältig: zum einen soll demonstriert werden, dass Mechanismen, welche vermutlich von natürlichen Systemen benutzt werden, in Artefakten implementiert werden können, die in der realen Welt agieren, zum anderen soll gezeigt werden, dass solche Mechanismen trotz ihrer Sparsamkeit ausreichen, um komplexes Verhalten zu erzeugen. Wir nennen diese Agenten "biorobotie agents”.
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