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Lukas König Grad.Kolloquium

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Evolution von Verhaltensweisen in Schwärmen mobiler Roboter

Veranstaltungsart:
Graduiertenkolloquium



In der Schwarmrobotik (SR) wird erforscht, wie, angelehnt an das natürliche Vorbild der Schwärme im Tier-reich, mit einfachen mobilen Robotern ein Schwarm gebildet werden kann, der in der Lage ist, eigenständig vordefinierte komplexe Aufgaben zu lösen. Darüber hinaus spielt in der SR auch die Eigenschaft natürlicher Schwärme, robust auf Störungen zu reagieren und skalierbar im Bezug auf die Anzahl der beteiligten Robo-ter zu sein, eine wichtige Rolle. Beim Aufbau von SR-Szenarios gilt es dabei als besonders schwierig, die Steuerprogramme der einzelnen Roboter so zu implementieren, dass die Summe ihrer Verhaltensweisen zur Lösung einer gewünschten Gesamtaufgabe auf Schwarmebene führt. Um dieses Problem zu lösen, wird in der Evolutionären SR auf ein weiteres natürliches Prinzip zurückgegriffen, nämlich auf die erstmals von Dar-win beschriebene Evolution der Arten durch natürliche Auslese. Mit dieser Methode kann die manuelle Im-plementierung von Steuerprogrammen durch eine automatisierte Generierung abgelöst werden. Die natürliche Evolution wird dabei auf die Robotik übertragen, indem eine Population von Robotern initial mit trivialen oder vordefinierten Steuerprogrammen ausgestattet wird, die im Evolutionsverlauf wiederholt mutiert werden. Durch selektive Eigenschaften der „Umwelt“, in der sich die Roboter befinden, zu der auch die explizite Mes-sung der Güte durch eine Fitness-Funktion beitragen kann, kann die Richtung des mutierten Verhaltens hin zu einem gewünschten Zielverhalten gesteuert werden. Im Vortrag wird zunächst das Modell „Moore Automaton for Robot Behavior“ (MARB) zur Beschreibung von Steuerprogrammen für Roboter basierend auf endlichen Automaten eingeführt. Es werden zugehörige Muta-tions- und Rekombinationsoperatoren sowie ein Selektionsmechanismus vorgestellt und das daraus resultie-rende evolutionäre Modell in verschiedenen Szenarien untersucht. Im zweiten Teil wird eine genotypische Kodierung des MARB-Modells eingeführt, auf der nun die Mutations- und Rekombinationsprozesse stattfin-den. Vor der Ausführung auf einem Roboter muss ein Genotyp zunächst in einen MARB (Phänotyp) über-setzt werden. Für diese Übersetzung wird eine evolvierbare Genotyp-Phänotyp-Abbildung definiert, die sich im Lauf der Evolution an die dem Szenario zugrundeliegende Suchraum-Struktur anpassen kann. Auch die-ses Modell wird in verschiedenen evolutionären Szenarien erforscht und insbesondere im Hinblick auf seine Evolvierbarkeit untersucht. Darüber hinaus wird ein mathematisches Modell zur Vorhersage des Erfolgs von Evolutionären Läufen, die in komplexen Umgebungen stattfinden, vorgestellt.

(Lukas König)




Start: 08. Juli 2011 um 14:00
Ende: 08. Juli 2011 um 15:00


Im Gebäude 11.40, Raum: 231

Veranstaltung vormerken: (iCal)


Veranstalter: Forschungsgruppe(n) Effiziente Algorithmen
Information: Media:8 7 König GradKoll (2).pdf