Луиза-Франсуаза (luiza_fransuaza) wrote,
Луиза-Франсуаза
luiza_fransuaza

Category:

Also sprach GLaDOS - 000. Проблема самовоспроизведения машин.

Доброе утро, Подопытный. Добро пожаловать в Учебный Центр Лаборатории Исследования Природы Порталов. Исследования природы порталов зачастую требуют совместных действий. Совместные действия основаны на доверии. И, как показывает практика, людям доверять нельзя. Поэтому мы в Aperture Science особое внимание уделяем робототехнике.

Существующие самовоспроизводящиеся системы

Биосфера
Самовоспроизведение - интуитивно ясное понятие, с кото­рым мы встречаемся каждый день и, как правило, связываем с живой природой. Именно она дала нам миллион действующих видов - растений, животных, бактерий, вирусов, - которые каж­додневно демонстрируют нам свои великолепные возможности, позволяя любоваться цветами и своими внуками и удивляться неистребимости тараканов.
Процессы самовоспроизведения в живой природе очень многообразны и обычно включают стадию роста. Разнообразие очень велико, сам процесс многостадийный. Например, птица -яйцо - птенец - птица (рис. 1). Человек - ребенок - человек. Рыба - икра - мальки - рыба и т.д. и т.п.

рис 1
Рис. 1 (Lu mode on). Самовоспроизведение сферических цыпленков в живой природе (=^,^=)

Окружающая нас биологическая система в целом сама себя воспроизводит. Однако для существования каждого вида требу­ются определенные внешние условия. Посеяв зерна пшеницы, мы вырастим поле пшеницы. Однако сами зёрна не начнут прорас­тать, пока не будут созданы подходящие условия в окружающей зёрна среде. Что это за условия? Что касается пшеницы, то это подходящие физические условия и условия питания.
Физические условия - это температура, влажность, сила тя­жести, давление, свет и т.п. Все эти условия важны. При слишком маленькой температуре зерно не прорастет, при слишком боль­шой - сгорит. При низкой влажности поле засохнет, при высокой - сгниет. Большая сила тяжести раздавит стебель. Слишком сла­бое освещение или сдвиг спектра могут остановить развитие, слишком сильное - сожжет зерно и т.п.
Условия питания включают наличие определенных химиче­ских соединений в почве, воде и воздухе. При этом питание вы­полняет двоякую роль: как источник энергии и как источник «де­талей» для изготовления «детей». Без этих условий пшеница сама себя не воспроизведет.
Это принципиально. Биологический вид и среда, обеспечи­вающая существование растения, - это единая система. Рассмат­ривать процесс самовоспроизведения какого-либо вида можно только с учетом среды, на которой он происходит. Этот вывод следует из долгосрочных наблюдений за окружающим нас биоло­гическим миром. Однако это только необходимые условия. Оче­видно, что в самом зерне содержится некий механизм, который при наличии необходимых условий, позволяет зерну стать колос­ком пшеницы. Этот механизм - деление клеток, а внутри клеток -репликация основных белков. Это относится как к флоре, так и к фауне.
Применительно к биологической системе термин «самовос­произведение» не совсем точен. Следующее поколение любого вида хоть немного, но отличается от предыдущего. И в этом глу­бокий смысл. Изменения происходят как от изменения внешних условий, так и от сбоев при передаче информации. Эти отличия -источник развития как отдельных видов, так и всей биосистемы в целом.

Промышленность
Окружающая нас промышленность тоже сама себя воспро­изводит. Станки для новых заводов изготавливаются на таких же станках. Производство средств производства является механиз­мом самовоспроизведения промышленности. Среда, на которой происходит самовоспроизведение промышленности, включает и человека, в качестве необходимого элемента. Как и в биосисте­мах новые заводы отличаются от старых, как и в биосистемах -это источник развития.

рис 2
Рис. 2. Самовоспроизведение промышленности

Промышленно развитые страны, по сути, воспроизводят свои заводы тяжелого машиностроения в странах третьего мира. Советский Союз строил заводы в Индии, Египте, Бразилии. Гер­мания перенесла со своей территории заводы в Индию и т.п.
Такая схема воспроизведения промышленности рассматри­вается экономистами очень давно, чуть ли не с первых экономи­ческих теорий. Роль группы А в расширенном воспроизводстве анализировал еще некто Карлсон Маркс.
Наиболее подробно и на уровне формул, а не рассуждений такая схема была рассмотрена в работах лауреата Нобелевской премии Канторовича Л.В. (Канторович Л.В. Математические методы организации и планирования производства. Л., изд. ЛГУ, 1939; Канторович Л.В. Экономический расчёт наилучшего использования ресурсов, изд. АН СССР, М., 1959). Он предпринял попытку анализа на уровне изделий легкой и тяжелой промышленности, однако, как показано в этой работе, точное решение возможно только на уровне технологических операций.

Вычислительные среды
В последнее время появились новые вычислительные среды. Как оказалось, на них тоже могут существовать самовоспроизво­дящиеся системы. Человечество смогло убедиться в этом, с ужа­сом отлавливая шастающих по сети Internet вирусов, размно­жающихся, как тараканы.
На однородной вычислительной среде, все клетки которой способны выполнять определенные функции, может быть орга­низован процесс самовоспроизведения конечных автоматов (Чадеев В.М. Самовоспроизведение автоматов на однородных средах. Автоматика и телемеханика, № 11 за 1969 год). На рис. 3 показана однородная клеточная среда, состоящая из одинаковых клеток. Слева от линии АА на этой среде организо­ван генератор последовательности максимальной длины. Двоич­ная последовательность, выпущенная из такого генератора, способна в свободной клеточной среде (справа от линии АА) создать такой же генератор. Правда, для этого клетки однородной среды должны быть организованы определенным образом. Подробности этой процедуры будут рассмотрены позже в отдельной главе. Программ самовоспроизведения автоматов на клеточной среде (особенно в виде игр) разработано очень много. Некоторые из них, например игра Конвея «Жизнь», очень популярны (Scientific American, октябрь 1970, стр. 120-123).

рис 3
Рис. 3. Однородная вычислительная среда и конечный автомат, способный на ней размножаться

При этом акцент будет сделан именно на связь виртуальных программ самовоспроизведения с аппаратной механической сре­дой. То есть нас будет интересовать механическая реализация вычислительных сред.
Вычислительные машины. Вычислительная машина - не­обходимый элемент современного робота. Поэтому самовоспро­изведение роботов должно, в общем случае, включать и воспро­изведение вычислительных машин, и воспроизведение программ.
Отметим, что операционные системы современных вычис­лительных машин делают операцию самовоспроизведения про­грамм тривиальной.
Осуществляется это примерно таким образом. В программу включается команда выделения файла с текстом этой программы, затем этот файл копируется и вставляется в какую-либо директо­рию. На этом процесс самовоспроизведения заканчивается.
Можно и немного по-другому. В файле выделяется текст программы («выделить все»), копируется и вставляется в пустой файл, который теперь будет содержать полную копию исходной программы. Подобным же образом работают широко распро­страненные вредоносные вирусы.
Здесь следует отметить, что такие простые процедуры само­воспроизведения программ возможны только на достаточно сложной среде современных вычислительных машин, то есть включают саму машину, ее операционную систему (например, Windows) и какой-либо язык программирования.

В этом случае, следуя фон Нейману, мы погубили задачу «исследования процес­са самовоспроизведения», включив самую сложную ее часть в среду, которая априори задана. Это я еще буду обсуждать отдельно.

Возникновение идей о реализации искусственной жизни

Так как же работают все эти самовоспроизводящиеся систе­мы? Каковы их возможности? Можно ли их воспроизвести? Что они могут дать нам, людям?
Интенсивный поиск ответов на все эти вопросы начался в первой половине XX века. Поиск происходил в разных направле­ниях. В нем принимали участие люди разного статуса от механи­ков самоучек, хорошо понимающих технологию, до абстрактных математиков, ничего в ней не понимающих.
Сразу проявилось несколько направлений:
1. Умозрительные рассуждения, как можно было бы организовать самовоспроизведение машин;
2. Теоретический анализ логической возможности самовоспроизведения;
3. Теоретический анализ технологической возможности самовоспроизведения ;
4. Построение реальных самовоспроизводящихся моделей;
5. Построение самовоспроизводящихся систем на вычислительных средах;
6. Анализ биологических систем самовоспроизведения с целью их искусственной реализации.
7. И другие нам не известные...
Рассмотрим эти направления подробнее.

Умозрительные рассуждения
В большом потоке так называемой научной фантастики можно выделить несколько работ, способствовавших включению в конструирование и изготовление роботов и самовоспроизводя­щихся систем инженеров и изобретателей.

Карел Чапек
В первую очередь, здесь следует упомянуть, пьесу Карела Чапека «RUR» (Россумские Универсальные Роботы), напи­санную в 1920 г. В пьесе описана фабрика, на которой роботы на конвейере изготавливают таких же роботов. Изюминка в том, что робот не изготавливает сам себя, а коллектив роботов делает ро­ботов. Ценная мысль! Эта мысль позволяет свести проблему самовоспроизведения роботов к разработке технологии их изготов­ления. (К.Чапек, Сочинения, т.3, стр. 95-184, изд. Художественной Литературы, М., 1958)

Анатолий Днепров
В рассказе Анатолия Днепрова «Крабы идут по острову» (Днепров А. Крабы идут по острову, Знание - сила, № 11, стр. 26-30, 1958) описана инженерно понятная процедура естественного отбора механических механизмов. «Крабы» решают реальную техниче­скую задачу и одновременно изготавливают «крабов». Хотя в рассказе нет никаких доказательств возможности этого процесса, очевидно, что спроектировать такого «краба» - реальная задача для инженера. Отметим, что «краб» Днепрова в отличие от робо­та Чапека сам индивидуально изготавливает свою уменьшенную и улучшенную «почти копию». Рассказ А. Днепрова «Крабы идут по острову» напечатан в журнале «Знание - сила» в 1958 г. №11, стр. 26-30. Тираж журнала в то время был около 500 тыс. экз. Общий тираж рассказа в различных сборниках, выпущенных в СССР до перестройки, составил более 700 тыс. экз.
Тысячи моделей роботов, спроектированных и построенных инженерами, изобретателями и умельцами в первой половине XX века (до начала их промышленного производства) обязаны своим появлением этим художественным произведениям.

Теоретический анализ логической возможности само­воспроизведения
Джон фон Нейман
Детонатором теоретических исследований по самовоспроиз­ведению автоматов послужили работы Дж. Фон Неймана. Он планировал написать книгу на основе пяти лекций, прочитанных им в Иллинойском университете в декабре 1949 г. Работу над книгой он не закончил и в 1957 г. умер. Магнитофонная запись, лекций оказалась плохой и, в конце концов, исчезла, так что лек­ции фон Неймана, как и «Илиаду» Гомера, мы знаем только в пе­ресказе А. Бёркса по черновикам фон Ней­мана (Дж. Нейман. Вероятностная логика и синтез надёжных организмов из ненадёжных компонент. Автоматы, М. ИЛ, 1956).
Основная цель, которую Яытался осуществить фон Нейман, - аксиоматическая теория самовоспроизведения конечных авто­матов на клеточной среде. Свойства клеток (не биологических) задаются аксиоматически на основании здравого смысла. Вот две цитаты из его лекций.
Цитата о сложности:
«Например, если в качестве элементарных частей вы выбра­ли объекты, аналогичные всему организму, то очевидно, что вы погубили задачу, ибо вы должны наделить эти части как раз теми функциями всего организма, которые вы хотели понять или опи­сать. Итак, выбирая элементарные части слишком большими, на­деляя их слишком многообразными и слишком сложными функ­циями, вы теряете задачу в момент ее формулировки.
Проблема также пропадает, если в качестве элементарных частей брать слишком маленькие объекты, например, не превос­ходящие молекулу, атом или элементарную частицу. В этом случае можно совершенно погрязнуть в вопросах, которые, бу­дучи и важными и интересными, безусловно, предшествуют на­шей проблеме. Мы занимаемся здесь вопросами организации, связанными с очень сложными организмами, а не вопросами структуры вещества и не квантово-механической теорией атом­ной химии. Итак, определяя элементарные части, мы должны исходить из здравого смысла и брать объекты не слишком ма­ленькими и не слишком большими».
Цитата об аксиоматике:
«Даже среди объектов подходящих размеров (по порядку величин) можно выбирать элементарные части различными спо­собами, из которых ни одному нельзя отдать предпочтение. В формальной логике встречается та же трудность: необходимо выбрать непротиворечивую систему аксиом, но нет строгого правила как их выбирать, а есть лишь соображения здравого смысла — вы хотели бы получить то, что вас интересует, и не хотели бы формулировать в своих аксиомах положений, кото­рые на самом деле являются окончательными теоремами вашей теории или относятся к ее предшествующим разделам. Напри­мер, при выборе системы аксиом в геометрии нецелесообразно включать теоремы из теории множеств, поскольку при изучении геометрических свойств объектов не важно, как переходят от множеств к числам, а от чисел — к геометрии. Не следует выби­рать в качестве аксиом геометрии слишком сложные теоремы аналитической теории чисел, так как вас интересует в этой об­ласти более ранний этап.
Даже если аксиомы выбраны в рамках разумного, обычно очень трудно добиться соглашения между двумя авторами, сде­лавшими это независимо. Например, в литературе по формаль­ной логике почти столько же обозначений, сколько авторов, и всякий, кто пользовался каким-нибудь обозначением на протя­жении нескольких недель, чувствует, что оно более или менее лучше любого другого. Таким образом, хотя выбор обозначений и элементов необычайно важен и составляет основу для приме­нения аксиоматического метода, каждый конкретный выбор нельзя ни формально оправдать, ни унифицировать для всех людей».
По-видимому, фон Нейман был знаком с пьесой Карела Чапека. Во веком случае, описание процесса искусственного самовоспроизведения у обоих авторов коррелируют.

Любой, занимающийся самовоспро­изведением или искусственной жизнью, делает ссылку на фон Неймана. GLaDOS тоже не будет отступать от традиции (Дж. фон Нейман. Теория самовоспроизводящихся автоматов. М., Мир, 1971, стр. 382; Moor E., Shannon C. Reliable circuits using less reliable relays, Journal if Franklin Institute, №3 (1956), стр. 191, №4 (1956), стр. 281).

В первой половине XX века под влиянием бурной автомати­зации промышленности и художественной литературы были по­строены тысячи моделей человекоподобных роботов, которые двигали руками и ногами и выполняли простые технологические операции. Это произошло еще до начала коммерческих продаж промышленных роботов.
При построении аксиоматической теории самовоспроизве­дения механических роботов должны быть для каждой среды оп­ределены многочисленные дополнительные условия, например, такие: логические, геометрические (или кинематические), проч­ностные, технологические и т. д. и т. п.

Механические роботы
Непременным элементом роботов, которые будут рассматри­ваться в этой книге, будет механический манипулятор. Конст­рукций манипуляторов огромное множество. На рис. 4 для при­мера показаны три конструкции: а - для работы в декартовых ко­ординатах, б - в полярных, в - в дискретной среде.
Именно манипулятор являемся элементом воздействия на ок­ружающую среду. Только механический манипулятор может пе­ренести деталь и выполнить технологические операции по ее присоединению.

рис 4

Рис.4. Конструкции манипуляторов механических роботов. Для работы в декартовых координатах - а, для работы в поляр­ных координатах - б, дискретный манипулятор из одинаковых элементов - в.

Анализ работы манипулятора требует учета многих факто­ров. Отметим среди них, во-первых, присущую всем механиче­ским системам инерцию, которая ограничивает скорость выпол­нения операций. Во-вторых, детали механических манипуляторов могут быть изготовлены с точностью не большей, чем допускает существующая технология. Это приводит к принципиальным ошибкам позиционирования рабочего органа. В-третьих, механи­ческие автоматы выполняют свою работу правильно только с не­которой вероятностью, меньшей единицы. Мы не знаем механи­ческих устройств, которые работали бы совершенно без брака.
Для работы манипулятора необходимы приводы, которые могут иметь различную физическую природу. Это могут быть, например, электро-, пневмо- или гидроприводы и т.п.
В промышленности уже много лет работают сотни тысяч манипуляторов, выполняя множество видов технологических операций.
Система управления манипулятором в настоящее время включает, как правило, и достаточно мощную вычислительную машину.
По крайней мере, некоторые конструкции манипуляторов позволяют им, используя свои возможности по выполнению тех­нологических операций, изготовить свою собственную копию. Для некоторых конструкций это сложно и не очевидно, для дру­гих - просто до очевидности. Начнем с простого.

Самовоспроизведение - это очень просто
Рассмотрим процедуру самовоспроизведения на примере. Примитивный механический робот, показанный на рис. 4в, со­стоит из восьми одинаковых деталей - кубиков.
Внутри каждого кубика находятся источники энергии, при­воды, системы управления приводами, программы и алгоритмы работы. В этой главе всех этих подробностей мы касаться не бу­дем. С точки зрения изготовления будем рассматривать робот, как узел, состоящий из 8 деталей.
Каждая из восьми деталей робота, показанного на рис. 4в, может находиться в любом из 5 состояний, показанных на рис. 5.

рис 5
Рис 5. Функции любого элемента робота (а - основное состояние, б - растяжение в 3 раза, в - поворот вправо, г - поворот влево, д - выпуск схватов).

Используя функции в и г (рис. 5), робот, показанный на рис. 4в, может поворачиваться вправо и влево, обеспечивая гибкость манипулятора. Используя функции б и д (рис. 5), робот может изменять свою длину (конкретно для рассматриваемого примера в 3 раза) и выпускать схваты, позволяющие удерживать другие детали.
Как мы покажем ниже, робот, собранный из деталей, обла­дающих такими функциями, может быть самовоспроизводящим­ся.
Сам процесс самовоспроизведения показан на рис. 6, где светло-серый робот производит сборку своей темной копии. Де­тали на сборку поступают слева из среды. Робот берет их, наги­баясь влево, и устанавливает, наклоняясь вправо. Детали из сре­ды поступают по конвейеру в одно и то же место. На рисунке по­казана установка четвертого кубика. В последней позиции пока­зана установка последнего, восьмого кубика.

рис 6
Рис. 6. Процесс самовоспроизведения роботов

Как легко проверить, для установки всех 8 деталей нового манипулятора достаточно, чтобы каждый элемент светло-серого манипулятора мог выполнять функции, показанные на рис. 5.
Готовые роботы удаляются вправо по другому конвейеру, на который их ставит робот. Конвейеры относятся к среде, робот производит только сборку.
Сам процесс самовоспроизведения настолько прост и оче­виден, что удивительно, почему вся земля не завалена самовос­производящимися механизмами. Действительно, все детали ма­нипулятора могут быть изготовлены на современных станках с использованием современных (а не каких-то будущих) технологий. Сам манипулятор выполняет простые движения, реализация которых возможна на современной элементной базе. Казалось бы никаких тайн и технологических революций. Больше того, имен­но такого вида робот был изготовлен и давно работает, как иг­рушка (Джекобсон Г. О моделях самовоспроизведения, Кибернетический сборник, №7, М., ИЛ, 1963)...
Многие системы «среда - робот» могут быть сделаны само­воспроизводящимися, стоит только добавить в нее несколько ма­лосущественных деталей. Как будет ясно из дальнейшего, дело действительно в деталях.
Так в чем же дело? Почему самовоспроизводящиеся роботы не доминируют в промышленности? Хотя сами роботы в про­мышленности применяются уже широко (работает более 1 мил­лиона).
Дело в деталях. Какие именно детали важны, а какие не игра­ют роли?
Самовоспроизводящаяся система - это не только робот, но и среда - все как в биологии! И эта система должна удовлетворять условиям, без которых самовоспроизведение невозможно. Неко­торые из этих условий очевидны, другие требуют кропотливого анализа. Некоторые необходимые условия в нашем примере не возникли из-за простоты примера. Начнем рассмотрение с очевидных условий.

Элементная механическая полнота
Чтобы робот в самовоспроизводящейся системе мог собрать свою копию, в среде должны содержаться элементы, из которых этот робот будет изготовлен. То есть должна существовать какая-то система изготовления деталей, вне системы самовоспроизве­дения. Надо заметить, что в биологии тоже так.
Точнее было бы сказать в два уровня: в самовоспроизводя­щейся системе должны содержаться элементы, из которых робот может собрать элементы, из которых он сам состоит. Здесь, оче­видно, необходим компромисс между гибкостью манипулятора и размерами деталей.

Транспортная полнота
Робот не может дотянуться до всех точек пространства сре­ды, чтобы достать детали. Необходимо каким-то образом достав­лять детали к месту сборки. Здесь возможно несколько вариан­тов, но это условие должно быть обязательно выполнено.
Возможны два варианта. Или Подопытный идет к Тестовой Камере, т.е. среда доставляет элементы к роботу (как в лабораториях Aperture Science), или Тестовая Камера приходит к Подопытному, т.е. робот ищет детали в среде (как у Black Mesa). В последнем случае робот должен быть мобильным.
Среда состоит из двух конвейеров: один доставляет детали к месту сборки, другой отправляет готовые роботы.

Кинематическая полнота
Манипулятор робота должен обладать достаточной гибко­стью, чтобы с одной стороны, взять из среды все детали, необхо­димые для сборки копии, а с другой, - установить эти детали в совершенно определенное место собираемого робота.
Для этого манипулятор должен обладать достаточным чис­лом степеней свободы и подходящими параметрами. Например, поворотный узел, рассмотренного выше самовоспроизводящегося робота, имеет угол поворота ±90° (рис. 5). Если бы угол поворота был не 90°, а например, 1 радиан, то робот, отличающийся от ро­бота рис. 4 только этой функцией, сразу же перестанет быть самовоспроизводящимся.
Это относится не только к параметрам поворотных узлов, но и к другим параметрам узлов.

Функциональная логическая полнота
Для управления всеми движениями робота используется не­которая система управления, которая должна включать програм­му движений и программно реализованный алгоритм выхода из нестандартных ситуаций. Для запоминания программ требуется память - это необходимый элемент робота. Для реализации про­грамм, кроме памяти, нужен еще функционально полный набор логических функций.

Технологическая полнота
Все, о чем мы говорили до сих пор, можно определить, как необходимые условия логической возможности самовоспроизве­дения роботов. Чтобы реализовать эту возможность требуется дополнить эти условия технологической полнотой. Это означа­ет, что в самовоспроизводящейся системе «среда - робот» для из­готовления своей копии робот использует только выполнимые технологические операции, то есть такие технологические опера­ции, которые он сам может выполнить.

Физическая возможность
Даже если робот умеет выполнять все технологические опе­рации, необходимые для изготовления копии, это не значит, что он сможет ее собрать. Две основные причины могут этому поме­шать: первая - неизбежный брак, вторая - конечная длительность жизни робота. Поэтому в самовоспроизводящейся системе сред­нее время жизни робота должно быть больше времени сборки им своей годной копии. Робот должен собрать хотя бы одну годную копию, иначе система не сможет дальше самовоспроизводиться.

Терминология
Природа предоставила нам более двух миллионов дейст­вующих моделей самовоспроизводящихся систем - растений и животных. Все эти модели состоят из имеющихся на земле эле­ментов. Поэтому сомнений, что такие системы могут существо­вать, не возникает. Однако термин «самовоспроизведение» при этом понимается, как самовоспроизведение вида, а не конкретной особи. Ребенок не строит себя сам, его строят родители - или не­посредственно, или в несколько этапов. Например, млекопитаю­щие воспроизводят сразу маленькою копию родителей, птицы сначала несут яйца и т. п.
То что, казалось бы, более подходит под термин «самовос­произведение» принято называть «ростом». Ребенок млекопи­тающих начинает «делать» сам себя после обрезания пуповины, увеличиваясь по массе почти в 30 раз.
Наконец, для млекопитающих характерен еще один этап. От момента появления на свет одновременно с ростом происходит процесс «обучения» жизни в окружающей среде. Этот процесс длится до появления у особи способности размножаться («де­лать» детей).
Все три этапа - самовоспроизведение, рост и обучение - ха­рактерны для млекопитающих. По сути, схемы самовоспроизве­дения сохраняются и для других представителей флоры и фауны, хотя и отличаются большим разнообразием в деталях.
Как оказалось, все эти этапы прослеживаются и при органи­зации процесса самовоспроизведения роботов. Об этом эта книга. При этом мы будем придерживаться следующей терминологии.
«Самовоспроизведение» - изготовление ребенка родителем или родителями.
«Рост» - достраивание ребенком самого себя.
«Обучение и самообучение» - получение от родителей и са­мостоятельное конструирование программ жизни в окружающей среде и технологии изготовления детей.

Логическая возможность самовоспроизведения роботов
Хотя мы видим вокруг себя множество реально действую­щих самовоспроизводящихся систем, как они работают в деталях, мы не знаем до сих пор. Конечно, теперь каждый школьник слы­шал про ДНК и репликацию, но этого не достаточно, чтобы реализовывать процесс самовоспроизведения на уровне молекул. Нужны детали: температура и концентрация растворов, время ре­акции, процент брака, процедуры контроля и пр. Конечно, для организации процесса самовоспроизведения конкретного вида, например кроликов, детали не нужны. Природа выполнит их сама. Необходимо только кормить их и спаривать.
Для роботов все не так. Для изготовления роботов мы должны знать всё в деталях. А именно, чтобы организовать про­цесс самовоспроизведения роботов, мы должны знать конкретно все технологические операции, необходимые для их изготовле­ния.
Больше того, возникают естественные вопросы:
1) достаточно ли имеющихся технологических операций для изготовления робота?
2) достаточно ли степеней свободы манипулятора для вы­полнения всех технологических операций?
3) какие элементы должна содержать среда, чтобы из них можно было собрать действующего робота?

Вопросы, затронутые во введении, в той или иной степени рассмотрены в основном курсе лекций. Ответы будут даны с разной степенью подробности.
* * *
Лекции будут состоять из трех больших разделов:

I. Теория неполного самовоспроизведения
II. Чистое самовоспроизведение
III. Эволюция роботов

В первом разделе мы рассмотрим актуальные уже в наше время проблемы автоматизации производства роботов по крите­рию минимизации стоимости единицы рабочего времени робо­тов. Научимся решать задачи оптимального распределения работ между роботами и людьми, т.е. по сути дела оптимального уровня авто­матизации производства. Существенное внимание будет уделено веро­ятностным вопросам, которые оказывают определяющее влияние на процесс изготовления сложных изделий. Проведем анализ влияния иерархической схемы производства на эффективность самовоспроизведения роботов. Основная идея этой части - исследовать как и насколько процесс самовоспроизведения робо­тов повышает производительность труда человека.
Во втором разделе исследуем более абстрактные вопросы чистого самовоспроизведения как механических автоматов, так и конечных автоматов на однородных средах. В этой части анализируется связь между сложностью всего автомата и сложностью той его части, которая отвечает за самовоспроизведение. Показывается, например, для однородных сред, что чем сложнее авто­мат, тем меньшую его часть занимает программа самовоспроиз­ведения. Если автомат содержит N элементов, то программа са­мовоспроизведения - log N.
И наконец, в третьем большом разделе исследуем процессы эволюции роботов. Рассмотрим вопросы скорости раз­множения, скорости эволюции и смежные.

В заключение мы очень кратко рассмотрим современное со­стояние робототехники. For science.
Tags: also sprach glados, you monster., полезняшка
Subscribe

  • Начала потихоньку выкладку

    Корнуолльские Ведьмочки и Аномальные Материалы* _____________________ * Философский Камень, очевидно, вполне подпадает под эту категорию

  • Фанфиковое

    Луиза: А ведь я лет семь-восемь назад придумала для дочери многотомный фанфик по Гарри Поттеру с рабочим названием "Гарри Поттер и Умная…

  • К постоянно модному срачу

    ЗЫ. Россия - слева.

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 2 comments