生成式艺术和算法创作10-响应式智能体和智能架构

上一篇我们了解了人工智能体的概念和在创作领域的应用。今天我们来看看其中一种重要的智能体:响应式智能体。

Langton’s ant

兰顿蚂蚁(Langton’s ant)是元胞自动机的例子。它由 Christopher Langton 在 1986 年提出,它由黑白格子和一只「蚂蚁」构成,是一个二维图灵机。

Animation of first 200 steps of Langton’s ant

兰顿蚂蚁的算法:

  • 第1步:向前迈出一步
  • 步骤2:如果当前单元格为白色,将其变为黑色并向右旋转 90°
  • 步骤3:如果当前单元格为黑色,则将其变为白色并向左转 90°

兰顿蚂蚁拥有非常简单的逻辑和复杂的表现。在 2000 年,兰顿蚂蚁的图灵完备性被证明。兰顿蚂蚁的想法后来被推广,比如使用多种颜色。

兰顿蚂蚁其实就是一种响应式的架构。它有以下优点:

  • 简单
  • 计算易处理
  • 稳健性
  • 模型优雅

而缺点则包括:

  • 仅使用局部知识推动行动,无法将非局部或长期信息考虑在内
  • 缺乏清晰的工程设计方法,难以调试
  • 丧失透明度和可读性,与人类的互动很困难

智能体架构

典型的认知智能体由一系列过程组成。

cognitive agent arch

智能体通过感应器感知世界。由一个感知模块提供信息给建模模块,更新世界的表征。然后由一个向智能体提供目标和关于世界的信念的规划模块,决定执行什么动作。最后,有一个马达控制模块执行动作,向促动器发送命令。

Rodney Brooks 提出的这个架构是任务完成行为的层次结构,较低层代表更原始的行为。 每种行为都是一种相当简单的规则结构,每种行为都与其他行为竞争,以控制智能体 。

Rodney Brooks 也提出过另外一种架构——不是基于一系列链接在一起的模块,而是在行为层次上彼此平行放置:

reactive agents

在子层级中,可以使用更灵活的结构:

subsumption arch

Rodney Brooks 根据这些架构设计了机器人 Ghengis:

混合架构

混合架构设计中的关键问题,是各个子组件(响应组件和协商组件)之间交互的元控制。

多层架构:

layered hybrid arch

水平结构的例子:

layering arch

Touring Machines: Autonomous Agents with Attitudes (book, by Innes A. Ferguson, Publisher: IEEE Computer Society Press, Published Date: 01/10/2017)

垂直架构的例子:

InteRRaP

Ref

Robot art

CYSP1, Nicolas Schoffer, 1953

Nenage, Norman White, 1974, multi-robot

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