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ブライテンベルクの乗り物は、イタリアのサイバネティクス研究者ヴァレンティーノ・ブライテンベルクが著書『乗り物：総合心理学の実験』の中で行った思考実験で考案された概念です。この本では、単純な反応行動（走光性など）から最も単純な乗り物、概念の形成、空間行動、アイデアの生成まで、動物の世界をミニマルかつ建設的な方法でモデル化しています。
最も単純な車両の場合、車両の動きはいくつかのセンサー (たとえば光電セル) によって直接制御されます。しかし、その結果生じる動作は複雑、あるいはインテリジェントに見えることもあります。
機構
Braitenberg 車両は、センサー入力に基づいて自律的に移動できるエージェントです。あるポイントで何らかの刺激を測定する基本的なセンサーと、アクチュエーターまたはエフェクターとして機能する車輪 (それぞれ独自のモーターで駆動) を備えています。最も単純な構成では、センサーがエフェクターに直接接続され、感知された信号によって即座に車輪が動きます。
センサーと車輪の接続方法に応じて、車両はさまざまな動作（目標指向的）を示します。つまり、センサーとモーターの配線に応じて、特定の状況を達成しようとしたり、他の状況を回避しようとしたり、状況が変化すると進路を変えたりするように見えます。[1]
最も単純な乗り物（2と3）のセンサーとアクチュエーター間の接続は、同側または対側、興奮性または抑制性であり、恐怖、攻撃性、好意、愛情と呼ばれる異なる行動を伴う4つの組み合わせを生み出します。これらは、多くの動物種に存在する 生物学的な正と負の税金[2]に対応しています。
例
以下の例は、Braitenberg の最も単純な乗り物の一部です。
乗り物 1 - 移動
最初の車両には、1 つのセンサー (温度検出器など) があり、これが 1 つの車輪を直接比例的に刺激します。車両は理想的には 1 次元のみで移動し、感知した温度に応じて静止したり、さまざまな速度で前進したりできます。非対称摩擦などの力が作用すると、車両はブラウン運動に似た予測できない方法で直線運動から逸脱する可能性があります。
この行動は、人間の観察者には、昆虫のように「生きている」、そして「落ち着きがなく」、動きを決して止めない生き物として理解されるかもしれない。低温の領域での低速度は、寒い地域を好むと解釈されるかもしれない。[1]
車両2a
もう少し複雑なエージェントには、左右対称のセンサー（光検出器など）が 2 つあり、それぞれが体の同じ側の車輪を刺激します。この車両は、動物の負の運動走性のモデルを表しています。次の規則に従います。
- 右に光が強くなる → 右の車輪が速く回転する → 光から離れて左に回転する。
これは、生物がさまざまな方向に移動でき、最も光が少ない方向に向かう傾向があるため、光源から逃れる動作としてはより効率的です。
別のバリエーションでは、接続は否定的または抑制的です。つまり、光が多いほど動きが遅くなります。この場合、エージェントは暗闇から離れて光に向かって移動します。
車両2b
エージェントには同じ 2 つの (左と右の) 対称センサー (光検出器など) がありますが、それぞれが体の反対側のホイールを刺激します。次の規則に従います。
- 左に光が強くなる → 右のホイールが速く回転する → 左に回転して光に近づく。
その結果、ロボットは光を追い、光に近づくように移動します。
行動
複数の刺激源がある複雑な環境では、Braitenberg 車両は複雑かつ動的な動作を示します。
センサーとアクチュエータ間の接続に応じて、Braitenberg 車両はソースに近づきますが接触せず、非常に速く逃げたり、点の周囲に円や 8 の字を描いたりすることがあります。
この行動は、間違いなく目標指向的で、柔軟性と適応性があり、ゴキブリが最低限の知能を持っていると言われるように、知的であるように見えるかもしれません。しかし、エージェントの機能は完全に機械的なものであり、情報処理やその他の明らかな認知プロセスはありません。[説明が必要]
BEAM ロボット工学アプローチで使用されるようなアナログロボットは、多くの場合、この種の動作を利用します。
参照
参考文献
- 注記
- ^ ab Braitenberg, V. (1984). Vehicles: Experiments insynthesis psychology. Cambridge, MA: MIT Press. 「Vehicles - the MIT Press」。2010年1月29日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2012年6月18日閲覧。
- ^ Fraenkel, GS、Gunn, DL (1961)。「動物の方向感覚。運動感覚、税金、コンパス反応」Dover Publications
- Lambrinos, D., Scheier, Ch. (1995). 拡張ブレイテンベルグアーキテクチャ[ permanent dead link ] . 技術レポート AI Lab no. 95.10、チューリッヒ大学コンピュータサイエンス学部。
- Headleand, Chris、Llyr Ap Cynedd、William J. Teahan。「Berry Eaters: テンプレート ベースの進化評価による色の概念の学習」ALIFE 14: 生体システムの合成とシミュレーションに関する第 14 回会議。第 14 巻。
外部リンク
- ヴァレンティーノ・ブライテンベルクのホームページ
- ソフトウェアBraitenberg車両シミュレータ
- もう一つのBraitenberg車両シミュレーター。さまざまな設定、車両、ソースで遊ぶことができます。
- Braitenberg 車両上の Apple Playground は、いくつかの Braitenberg 車両を実装する SWIFT 言語の APPLE プレイグラウンドであり、非常にインタラクティブな方法で実験を行うことができます。