Ceit home  

Home

   

Brain Inspired Robot Learning

   

 

Objective

The objective of this project is to build an artificial brain for robot so that it could learn concepts autonomously and use these concepts to reach its goals. Robots may face unfamiliar objects in different environments and providing them with prior knowledge about these objects is a difficult and time consuming task. If a robot can learn objects autonomously then it can be used in any environment without need to prior knowledge. Concepts are formed by assigning additional information like information about handling or feelings to the objects. Concepts are building blocks of higher order cognitive processes like thought and forming concepts in the brain opens the way for emerging these higher order processes.

Our approach to build artificial brain is to use human cortex as a model for necessary processes like vision, decision making and memory. This project can be divided into following parts:

  1. Design a neural network for visual sensory information processing. This network must detect objects in the scene and provide information about their shape details. Current paradigms in this part are: Perceptual Grouping, Feature Binding, integrating vision with attention.
  2. Propose a mechanism for long term memory. LTM in human brain is divided to episodic and semantic memory. Episodic memory stores information about events and learns in one shot while semantic memory stores general information about the world and learns from experiences stored in episodic memory.
  3. Design a mechanism for decision making. Each possible action for robot has a value indicating its desirability. Decision making selects next action to be executed based on these values. Some open problems in this field are: how to represent actions, how to evaluate actions desirability, relation between decision making and long term memory.

These mechanisms must be integrated in a framework and relations between them must be determined exactly so that robot can learn concepts and relation and use stored knowledge to reach its goals.

 

هدف از اين پروژه ايجاد ذهن مصنوعي براي روبات است به نحوي که مفاهيم موجود در محيط را بصورت خودکار ياد بگيرد و بتواند از اين مفاهيم براي رسيدن به هدف خود استفاده کند.  روبات در محيط با اشيايي برخورد مي کند که نسبت به آنها دانش قبلي ندارد. قرار دادن دانش در مورد اين اشيا بصورت پيش ساخته در روبات کار دشوار و زمان گيري است و روبات در مواجهه با اشيا ناشناخته به مشکل برخورد مي کند.با يادگيري خودکار اشيا، روبات مي تواند در محيط هاي مختلف انعطاف پذير عمل کند. مفاهيم با نسبت دادن اطلاعات مختلف مانند شکل ظاهر، اطلاعات مربوط به کاربرد، احساسات يا ... به اشيا ايجاد مي شوند. مفاهيم سنگ بناي پردازش هاي شناختي سطح بالا مانند تفکر هستند و با شکل گرفتن مفاهيم راه براي ايجاد اين پردازش ها فراهم مي شود.

رويکرد ما در اين پروژه مدل گيري از ساختار قشر مغز انسان براي ايجاد ذهن مصنوعي است. پروژه را مي توان به بخش های زير تقسيم کرد:

  1. ارائه شبکه عصبي براي پردازش داده هاي بينايي. پردازش داده هاي بينايي بايد به تشخيص اشيا موجود در تصوير منتهي شود و اين تشخيص مستقل از اندازه و جهت شي باشد. مسائلي که براي پردازش داده هاي حسي به آنها برخورد مي شود عبارتند از : Perceptual Grouping، Feature Binding، بکارگيري توجه (Attention) در پردازش داده هاي حسي.
  2. پياده سازي مکانيزم حافظه براي به خاطر سپردن وقايع و يادگيري مفاهيم. حافظه از دو قسمت تشکيل شده است: حافظه اتفاقي و حافظه معنايي. هدف ما ارائه مدلي براي حافظه است به نحوي که يادگيري سريع داشته باشد و اطلاعات در مورد اشيا را در سطوح مختلف جزييات ذخيره کند. نقش حافظه معنايي در ارتباط دادن مفاهيم با يکديگر و بهبود عملکرد روبات بسيار مهم است.
  3. ارائه مکانيزم تصميم گيري براي انتخاب عمل بعدي. اعمال ممکن براي روبات به همراه ارزش مربوط به آنها در حافظه ذخيره مي شوند و مکانيزم تصميم گيري عملي با بيشترين ارزش را براي انجام انتخاب مي کند. مسائل مربوط به تصميم گيري عبارتند از : چگونگي نمايش اعمال، تعيين ارزش اعمال از روي تجربيات قبلي، ارتباط تصميم گيري و حافظه.

در نهايت روبات بايد بتواند اشيا و مفاهيمي مانند فاصله را ياد بگيرد و از اين دانسته ها در عمل استفاده کند تا به هدف خود برسد.

 

  Available BSC Project پرژوه دانشجویان کارشناسی
  Current Students

 

Mohsen Malmir, MSc Student

MSc thesis: "Brain inspired autonomous concept learning robot."

 

  Publications  

 
Last update: 1/12/07