WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

Универсальная программа природы адаптивное управление. Структура и алгоритм

программы, практические приложения

А.А. ЖДАНОВ

профессор, д.ф.-м.н.

Институт точной механики и вычислительной техники

им. С.А. Лебедева (ИТМиВТ), Москва

Autonomous Adaptive Control Lab (AAC Lab)

aazhdanov@ipmce.ru http://www.ipmce.ru

http://www.aac-lab.com

1 Адаптивность в природе В природе мы видим, что все биологические объекты обладают свойством адаптивности. Все механизмы эволюции и системы управления в природе адаптивны.

И виды и отдельные индивиды постоянно приспосабливаются к условиям своего существования.

Специальный интерес представляет мозг, который один может решать самые разные задачи – благодаря своим адаптивным свойствам.

Эволюция вида (филогенез) – от поколения к поколению Эволюция индивида (онтогенез) – в течение жизни индивида Механизмы эволюции и адаптации в природе Филогенез (развитие вида):

Биологические виды животных и растений эволюционируют и адаптируются за счет генного механизма передачи наследственности (мутации и скрещивание признаков) и естественного отбора наиболее удачных (приспособленных) вариантов (неудачных съедают).

Онтогенез (развитие индивида):

Тело отдельного индивида адаптируется за счет специальных физиологических механизмов коррекции роста и функций.

Мозг индивида адаптируется за счет способности к самообучению – это специальная самообучаемая программа адаптивного управления.

Механизмы эволюции и адаптации в технике Филогенез (развитие вида):

В технике фактически тоже имеет место механизм естественного-искусственного отбора наиболее удачных вариантов (неудачные конструкции разбиваются).

А также аналог генного механизма передачи наследственности (мутации и скрещивание признаков) – через информацию в технической документации (хромосомы).

Однако этот процесс идет не автоматически, а посредством человека.

Онтогенеза (развития индивида) в наших машинах нет В техносфере мы видим полное отсутствие адаптивных (самоприспосабливающихся) машин Наши машины рождаются сразу «взрослыми» и «умными», и в течение жизни ничему не учатся, постепенно разрушаясь Он умер потому что так ничему и не научился… Сегодня адаптивных машин практически нет Видел ли кто-нибудь, как обучаются роботы?

Никто не видел. Так как роботы не обучаются, в отличие от живых организмов. Роботы работают по детерминированным программам.

Причины отсутствия адаптивных машин и программных систем сегодня Научные причины Технологические причины Психологические причины В технике сегодня системы управления строятся в подавляющем большинстве случаев на детерминистических (или вероятностных) среда Типовая схема системы управления Априорные элементы “железа” и «программ» системы управления определяются в процессе эволюционного развития «вида», а конкретная информация, реализующая адаптацию - в процессе развития индивида, его мозгом априорная информация Научные методы, обычно используемые для построения управляющих систем, не обеспечивают автоматической адаптации, либо решают проблему • Системы распознавания • Fuzzy logic (нечеткая логика) • Markov Decision Processes (MDP) (марковские процессы) • Bayes rule (Байесовские правила) • Entropy Maximum method (метод максимальной энтропии) • Hybrid systems (гибридные системы) • Artificial neural networks (нейросети) • PID controllers (ПИД-регуляторы) • Reinforcement learning (обучение с подкреплением) • и другие методы Data Mining Накопление знаний Состав и структура системы ААУ –самообучаемого распознающе-управляющего комплекса Алгоритм «два в одном»:

оптимального решения Состав и структура системы ААУ –самообучаемого распознающе-управляющего комплекса Принцип действия: поиск и использование статистически достоверных отображений между дискретными множествами входных и выходных сигналов, а также качественных оценок 1. Обратные связи 2. Самообучение на основе накопления статистики 3. Сильное влияние эмоциональных оценок на все процессы Управление на основе поиска закономерных отображений Множества дискретных объектов: образов, действий и качественных (эмоциональных) оценок.

Отображения между множествами, отражающие причинно-следственные связи образов, действий и эмоциональных оценок.

История эволюции объекта - состоит из упреждающего распознавания образов – элементарных знаний Распознавание текущих Упреждающее распознавание условий – образов и прогнозирование возможных действий эмоциональных оценок и их следствий – образов и Поиск закономерностей (образов) в предыстории Память классификации Поиск закономерности над закономерностями Автоматическая (т.е., сложные, составные и пространственно- классификация временные образы) Хранение найденных закономерностей (образов).

Распознавание образов.

Поиск причинно-следственных связей между образами и действиями исполнителей - поиск знаний Задача вывода новых знаний и представления знаний Задача принятия решений Принципы реализации основных подсистем Идея системы ААУ состоит во взаимосогласованном решении совокупности определенных задач. Для решения отдельных задач можно использовать различные подходящие к случаю методы.

Принципы реализации основных подсистем нейроноподобных элементов и сетей Нейрон не пороговый сумматор, а элементарная самообучаемая система распознавания!

В правила формирования образа входят пространственный и статистический критерии Формализм базовой модели нейрона в Special models of neuron for AAC systems The AAC neuron is a simple self-learning recognition system One the self-learning AAC neuron can be presented by one special artificial neural network from 9 traditional formal neurons Пример работы фрагмента сети подсистемы формирования и распознавания образов нейрон «моей бабушки» прообраз «моей бабушки»

Принципы работы нейронов существенно отличаются от «искусственных нейронных сетей»:

Самообучение в процессе управления Парадигма управления, а не распознавания и др.

Оптимизация нейроноподобных подсистем с помощью генетических алгоритмов – аналог филогенеза (развития вида) «Мутации» полей зрения визуальных Примеры прототипов прикладных адаптивных систем на основе - машины с искусственными нервными системами Физическая модель наноспутника с адаптивной системой стабилизации углового Модели адаптивных наноспутников, способных самообучаться управлению своим угловым движением, учатся стабилизироваться в пространстве или отслеживать заданное движение Адаптивный мобильный робот обучается на полигоне Компьютерная модель мобильного робота с 3-уровневой системой автономного адаптивного Разработаны программные и физические модели машин с адаптивными системами управления (искусственными нервными Адаптивный мобильный робот, способный самообучаться безаварийному движению в среде и выполнению полезной работы – сборке определенного мусора Все такие машины демонстрируют различные свойства, подобные живым организмам

ATS APS

ISP RAS

Active high pressure pulses to pressure AdCAS system increases the comfort, stability and controllability of the car Адаптивное управление параллельной парковкой автомобиля Автомобиль учится парковаться, приспосабливаясь к своим габаритам, радиусам поворота и т.д.

Управление группой наноспутников Адаптивный поиск способа управления ведомыми Стадии заполнения базы знаний отношении общепринятого понимания управления обычно системы ААУ Например, «экспертная система»

- это заранее заполненная база отношении общепринятого понимания Например, нейросетевая система управления - это когда удалено И т.п.

Технологические причины отсутствия адаптивных машин сегодня Все технологические процессы сегодня основаны на идее одноразовой оптимизации Проблемы адаптивности обходятся на этапе проектирования систем, которые приспосабливаются к усредненным условиям эксплуатации.

Инженеры сегодня не знают о возможности создания адаптивных систем и машин и не умеют их делать.

«Пространство поиска», найденное теоретически, и обеспечивающе е устойчивость и управляемость.

«Закон управления», эмпирически найденный «Закон управления», эмпирически методом ААУ в пространстве, обеспечивающем найденный методом ААУ.

Психологические причины 1. Рынок адаптивных машин не сформирован, так как пока нет спроса. Никто не знает о возможности адаптивных машин и не спрашивает их в магазинах.

2. Психологически будет трудно приспособиться к появлению адаптивных машин 3. В некоторых отношениях человеку приятнее приспосабливаться самому, чем видеть, как вещи приспосабливаются к нему.

4. Однако появление адаптивных машин – систем автономного искусственного интеллекта неизбежно и специалисты уже понимают это.

• По методу ААУ защищена 1 диссертация д.ф.-м.н. и 4 диссертации к.ф.-м.н.

• Опубликовано более 80 статей и 2 монографии • Выполнены проекты:

в России – НПО им. Лавочкина, ЦНИИМаш, Центр Президентских Программ, МинНауки (2), РФФИ (6), Президиума РАН (3) Международные – INRIA (Франция), ATS Soft (2) для автоматизации разработки 1. 4GN 2. ISIADIS - AI System Development Environment CASE for design of AI systems Disadvantages of Other – General-purpose systems – Purpose: Physical/Hybrid system simulation – Have no AI system design methodology behind it – Are good for development of simple block systems, but as it comes to development of complex AI system, VisSim, Simulink solutions become overwhelmed with details Advantages of 4GN Designer – Time and Cost reduction for AI system Development – Complexity Reduction for AI System Development – Interface Flexibility: it is possible to reuse existing components from MATLAB and other simulation systems – Arbitrary Neuron Structure can be used – Custom Visualization: easy to view dynamics of arbitrary parameters and add arbitrary visualization capabilities – Portability: runs over.NET Framework (C#, VB assemblies) – Based on Autonomous Adaptive Control Methodology and focuses on main components of AI systems Features of 4GN designer – Flexible Visual design of AI system – Low-Level Neural Network Design (Connectionists structure) – Flexibility: easy to modify existing functionality – Extensibility: easy to add new functionality – Integration with 3-rd party software (MATLAB) – Integration with existing data sources (OLE DB) – Reusability 4GN Designer Use Case.

AI Application System Mainframe 4GN Designer Use Case.

C# Assemblies 4GN Designer Use Case.

Neural Network 4GN Designer Use Case.

Runtime Environment Title Simulation Integration AI System Portability Neural Visualization ISIADIS: среда разработки иерархических ИСИАДИС позволяет прототипировать, ISIADIS: среда разработки иерархических 1. Нужно ли вообще разрабатывать инструмент для создания систем ААУ или лучшим инструментом является среда программирования С++?

2. Если нужно, то какими свойствами такой инструмент должен обладать?

Жданов Александр Аркадьевич профессор, д.ф.-м.н., главный научный сотрудник, ОАО «Институт точной механики и вычислительной техники имени С.А. Лебедева РАН»

http://www.ipmce.ru, http://www.aac-lab.com

 


Похожие работы:

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова Утверждаю Директор филиала _Кучеренко И.А. 30 августа 2013 РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ Дисциплина Экологические основы природопользования Специальность 110809.51 Механизация сельского хозяйства Квалификация выпускника Техник -механик Нормативный срок обучения...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ РАБОЧАЯ ПРОГРАММА Дисциплины ГСЭ. В.04 Инженерная психология для специальности 190601.65 Автомобили и автомобильное хозяйство факультет: механизации Ведущая кафедра: Педагогики и психологии Вид учебной работы Дневная форма обучения Всего часов Курс, семестр Лекции 3 курс, 16 5 семестр...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина УТВЕРЖДАЮ Декан факультета заочного образования Силайчев П.А. 2005 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ Эксплуатация машинно–тракторного парка для направления подготовки дипломированных специалистов 660300 Агроинженерия (специальность 03050001 – Профессиональное обучение; специализация...»

«ОГЛАВЛЕНИЕ CADILLAC ASSISTANCE: ПОМОЩЬ НА ДОРОГАХ 3 ПОДМЕННЫЕ АВТОМОБИЛИ СADILLAC 9 КЛУБ ПРИВИЛЕГИЙ CADILLAC 11 13 ХРАНЕНИЕ ШИН 15 PREMIUM FINANCE ФИНАНСОВАЯ ПРОГРАММА 17 CADILLAC INSURANCE СТРАХОВАНИЕ 21 КЛУБ ВЛАДЕЛЬЦЕВ CADILLAC 23 ГАРАНТИЯ CADILLAC CADILLAC ASSISTANCE: ПОМОЩЬ НА ДОРОГАХ ПОМОЩЬ НА ДОРОГАХ Общие условия и описание услуг программы Cadillac Assistance: помощь на дорогах В случае возникновения неисправности на дороге или месте...»

«Министерство образования и науки РФ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный университет Механико-математический факультет УТВЕРЖДАЮ Проректор по научной работе А.Ф.Крутов _ 2011 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ Алгебраические группы (ОД.А.03; цикл ОД.А.00 Специальные дисциплины научной специальности основной образовательной программы подготовки аспиранта по отрасли 01.00.00 - Физико-математические науки,...»

«ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНОГО ЭКЗАМЕНА ПРИ ПРИЕМЕ НА ПОДГОТОВКУ НАУЧНО-ПЕДАГОГИЧЕСКИХ КАДРОВ В АСПИРАНТУРЕ 14.01.18 НЕЙРОХИРУРГИЯ 1. Черепно-мозговая травма Общие положения. Эпидемиология. Биомеханика и патогенез. Классификация черепно-мозговой травмы. Реанимация и интенсивная терапия при черепно-мозговой травме. Первая помощь на месте происшествия. Лечебно-диагностические мероприятия в стационаре. Интенсивная терапия. Искусственная вентиляция легких. Мониторинг артериального и внутричерепного...»

«УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА ДЛЯ ПОСТУПАЮЩИХ В МАГИСТРАТУРУ ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ 1-31 80 05 Физика ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА В программу вступительных экзаменов в магистратуру по специальности 1-31 80 05 включены разделы общей и теоретической физики, которые являются основными для успешной работы над магистерской диссертацией в рамках указанной специальности. Программа, в основном, отражает вопросы физики, которые необходимо знать выпускнику университета со специализациями физического профиля, и которые являлись...»

«2 ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА Детские инфекционные болезни – учебная дисциплина, содержащая систематизированные научные знания и методики диагностики, лечения и профилактики инфекционных болезней у детей. Изучение студентами дисциплины Детские инфекционные болезни определяется необходимостью целенаправленного овладения знаниями о механизмах возникновения и распространения заболеваний, методах их профилактики. Знания основ изучаемой дисциплины используются с профилактической и научной целью, как в...»

«Программа дисциплины Мерзлотный прогноз при освоении криолитозоны Автор: доц. Н.В. Тумель Цель освоения дисциплины: дать студентам специальные знания для качественного и количественного прогноза мерзлотных условий. Задачи: - научить студентов оценивать влияния напочвенных покровов (снег, растительность, вода) на мерзлотные условия; - научить студентов оценивать влияния состава, строения и свойств грунтов и пород на мерзлотные условия; - научить студентов оценивать влияния техногенных...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Введение Программа ориентированна подготовку соискателей ученой степени кандидата наук, занимающихся научно-исследовательской работой в области политических наук, к экзамену по общенаучной дисциплины История и философия науки. Курс Философские проблемы социально-гуманитарных наук представляет собой анализ философских проблем социально-гуманитарных наук, в частности политических наук. Он ориентирован на обозначение коренных проблем науки об...»

«Лист согласования рабочей программы дисциплины Рабочая программа разработана на основании: 1 ФГОС ВПО по направлению подготовки бакалавров (магистров) 110800 Агроинженерия код и наименование направления подготовки утвержденного 09.11.2009г. регистрационный номер 552 дата 2 Примерной общеобразовательной программы название дисциплины утвержденной Министерством образования и науки РФ, учебно-методическим объединением вузов по образованию в области энергетики и электротехники Примерная основная...»

«Министерство образования и науки РФ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный университет Механико-математический факультет УТВЕРЖДАЮ Проректор по научной работе А.Ф.Крутов _ 2011 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ Использование МКЭ-пакета ANSYS для решения задач механики деформируемого твердого тела (ОД.А.05; цикл Дисциплины по выбору аспиранта основной образовательной программы подготовки аспиранта по отрасли...»

«Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела и механохимии Сибирского отделения Российской академии наук Рабочая программа дисциплины ДЕФЕКТЫ В КРИСТАЛЛАХ основной образовательной программы послевузовского профессионального образования (аспирантура) по специальности 02.00.04 – физическая химия Рабочая программа составлена на основании паспорта научной специальности 02.00.04 – Физическая химия, в соответствии с Программой-минимум кандидатского экзамена по...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, МЕХАНИКИ И ОПТИКИ Аннотированный сборник научно-исследовательских выпускных квалификационных работ магистров СПбГУ ИТМО Санкт-Петербург 2010 Аннотированный сборник научно-исследовательских выпускных квалификационных работ магистров СПбГУ ИТМО / Главный редактор д.т.н., проф. В.О. Никифоров. – СПб: СПбГУ ИТМО, 2010. – 133 с. Сборник представляет итоги конкурса на...»

«Название документа: Правила приема в аспирантуру ВолГУ Разработчик: специалист ОАД Д.К. Карслиева Страница: 1 из 22 Версия: 1 Копии с данного оригинала при распечатке недействительны без заверительной надписи Настоящие Правила разработаны на основании Закона Российской 2. Федерации от 29.12.2012 N 273-ФЗ Об образовании в Российской Федерации, Типового положения об образовательном учреждении высшего профессионального образования (высшем учебном заведении), утвержденного постановлением...»

«Программа вступительного испытания по профилю Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов Программа вступительного испытания в аспирантуру по профилю подготовки научно-педагогических кадров Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов составлена на основе программ учебных дисциплин по основным образовательным программам высшего профессионального образования Авиастроение, Ракетные комплексы и космонавтика. Составитель программы вступительного испытания:...»

«БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ Е. Э. Васильева ЭКОНОМИКА ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ Учебно-методический комплекс МИНСК 2002 ПРОГРАММА КУРСА ЭКОНОМИКА ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ КУРСА Учебный курс рассчитан на студентов экономических специальностей и предполагает изучение основных концептуальных подходов, объясняющих механизмы взаимодействия экономической системы и окружающей среды, а также проблем и инструментов экологоэкономического регулирования. Задачами...»

«УДК 349.6(075.8) ББК 67.407я73 Э40 Рецензенты: Красов О. И. — доктор юридических наук, профессор кафедры экологического и земельного права юридического факультета Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова; Кафедра экологического и земельного права юридического факультета Оренбургского государственного университета. Экологическое право : учебник / под ред. С. А. Боголюбова. — Э40 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Издательство Юрайт ; ИД Юрайт, 2011. - 482 с. - (Основы наук)....»

«К СВЕДЕНИЮ ДОКЛАДЧИКОВ 5-ая международная Язык школы: русский и английский. НАУЧНАЯ ПРОГРАММА научная школа Докладчики представляют в электронном виде: - Регистрационную форму; молодых ученых Фундаментальные уравнения и конституМатериалы доклада объемом до 3-х полных тивные модели течений сложных сред; страниц (в рамке 1624 см в формате MS Word, Методы математического и лабораторнопунктов, НАЗВАНИЕ ДОКЛАДА, фамилии Волны и вихри го моделирования течений сложных сред; авторов, их адреса в...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГОРОИНЖЕНЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. В.П. ГОРЯЧКИНА Факультет заочного образования Кафедра: Экономическая теория УТВЕРЖДАЮ Декан факультета П.А. Силайчев _2012 РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины Экономическая теория Направление: Экономика, Профессиональное обучение Профиль: Экономика предприятий и организаций, экономика и управление...»














 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.