行動ベースのロボット工学

行動ベースロボティクス( BBR ) または行動ロボティクスは、ロボット工学におけるアプローチであり、直接の環境をモデル化するための内部変数状態がほとんどないにもかかわらず、複雑に見える行動を示すことができるロボットに焦点を当て、主に感覚運動リンクを介して徐々に動作を修正します。

行動ベースのロボットは、生物学的システムをモデルとして使用することで、従来の人工知能とは一線を画しています。従来の人工知能は、通常、一連の手順を使用して問題を解決し、行動ベースのアプローチと比較して、イベントの内部表現に基づいたパスをたどります。状況に対処するために事前に設定された計算を使用するのではなく、行動ベースのロボットは適応性に依存しています。この進歩により、行動ベースのロボットは研究やデータ収集で一般的に使用されるようになりました。^[1]

行動ベースのシステムのほとんどは反応的であり、椅子がどのような外観であるか、ロボットがどのような表面を移動しているかをプログラミングする必要がありません。代わりに、すべての情報はロボットのセンサーからの入力から収集されます。ロボットはその情報を使用して、周囲の環境の変化に応じて徐々に動作を修正します。

行動ベースのロボット（BBR）は、通常、非常に慎重な行動をとる計算集約型のロボットよりも、より生物的な行動を示します。BBRは間違いを犯したり、行動を繰り返したり、混乱しているように見えますが、粘り強さという擬人化された性質を示すこともあります。これらの行動のため、 BBRと昆虫は頻繁に比較されます。BBRは弱い人工知能の例と見なされることもありますが、すべての知能のモデルであると主張する人もいます。^[2]

行動ベースのロボットのほとんどは、最初に基本的な機能セットがプログラムされています。ロボットには、どの行動をいつ使用するかを決定する行動レパートリーが与えられ、障害物の回避とバッテリー充電は、ロボットが学習して成功するための基礎を提供します。行動ベースのロボットは、世界モデルを構築するのではなく、環境とその環境内の問題に反応するだけです。過去の経験から学んだ内部知識と基本的な行動を組み合わせて、問題を解決します。^{[1] [3]}

行動ベースのロボットの学派は、1980年代にマサチューセッツ工科大学のロドニー・ブルックスが行った研究に大きく負っている。ブルックスは学生や同僚とともに、サブサンプション・アーキテクチャを利用した一連の車輪付きロボットや脚付きロボットを開発した。ブルックスの論文は、「計画とは、次に何をすべきかを考えるのを避ける方法にすぎない」といった軽いタイトルで書かれることが多かったが、彼のロボットの擬人的な性質や、そのようなロボットを開発する比較的低コストな点が、行動ベースのアプローチを普及させた。

ブルックスの研究は、偶然かどうかは別として、行動ベースのアプローチにおける2つの画期的な成果の上に成り立っている。1950年代、神経学研究のバックグラウンドを持つ英国の科学者W・グレイ・ウォルターは、真空管ベースのロボット2体を製作し、1951年の英国フェスティバルで展示した。このロボットは、単純だが効果的な行動ベースの制御システムを備えている。

2 番目のマイルストーンは、1984 年に出版されたValentino Braitenberg の著書「Vehicles – Experiments in Synthetic Psychology」(MIT Press) です。彼は、単純な配線のセンサー/モーター接続が、恐怖や愛情など、複雑に見える行動を引き起こす可能性があることを示す一連の思考実験について説明しています。

BBR のその後の研究は、マーク・ティルデンの研究を基にしたBEAM ロボット工学コミュニティによるものです。ティルデンは、歩行機構に必要な計算能力がブルックスの実験 (各脚に 1 つのマイクロコントローラを使用) によって削減されたことに触発され、計算要件をロジックチップ、トランジスタベースの電子機器、およびアナログ回路設計の要件までさらに削減しました。

開発の別の方向性としては、行動ベースのロボット工学を複数のロボットのチームに拡張することが挙げられる。^[4]この研究の焦点は、暗黙的または明示的に協調的なグループ行動をもたらす単純な汎用メカニズムの開発にある。

• ジョーンズ、ジョセフ L. (2004)。ロボットプログラミング: 行動ベースロボットの実践ガイド。McGraw-Hill Education。ISBN 978-0-07-142778-4。
• アーキン、ロナルド C. (1998)。行動ベースロボティクス。MIT プレス。ISBN 9780262011655。

• Skilligent ロボット学習および行動調整システム (商用製品)
• TAO (Think As One) - 複数（および単一）ロボット向け動作ベースアーキテクチャ（商用製品）
• BEAM ロボットの動作 (BEAM Wiki 上)