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Robotique CognitiveC’est quoi donc ?
A. Boumaza et A. Dutech
LORIA - Nancy
13 janvier 2016
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Introduction Classique Cognitive Conclusion Annexe
Plan
IntroductionAvant proposAbstraction d’un Robot
ClassiqueIndustriellePlanifierCo-Robotique
CognitiveAncrageCognitionApprendre
Conclusion
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Introduction Classique Cognitive Conclusion Annexe
Avant propos...
Nous allons parler de Science...
I Donc ce n’est pas forcement spectaculaire.
I Et ce que nous savons a de fortes chances d’etre faux.
I Cet expose est entierement libre de droits.
I Toute copie partielle ou complete est non seulement autorisee, maisde plus fortement encouragee, surtout si elle est destinee a etrediffusee.
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Introduction Classique Cognitive Conclusion Annexe
Boucle sensori-motrice
Environnement
Perceptions
Actions
Agent
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Introduction Classique Cognitive Conclusion Annexe
Plan
IntroductionAvant proposAbstraction d’un Robot
ClassiqueIndustriellePlanifierCo-Robotique
CognitiveAncrageCognitionApprendre
Conclusion
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Introduction Classique Cognitive Conclusion Annexe
Robotique Industrielle
Comportement = Suite Instructions = Boucle Ouverte
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Introduction Classique Cognitive Conclusion Annexe
Robot Industriel - Code
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Introduction Classique Cognitive Conclusion Annexe
Robot Industriel - Code
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Introduction Classique Cognitive Conclusion Annexe
Robot Industriel - Programmer
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Introduction Classique Cognitive Conclusion Annexe
Robotique Classique - Planifier
Comportement = Un plan
I Chercher un chemin dans le graphe des etats possibles du monde.
I Situation = un noeud
I Action : precondition - action (transition vers nouveau noeud)
I PlanifierI Complexite : Enumeration de tous les chemin impossibleI Heuristiques : Connaissance a priori
Probleme
Modeliser les effets des actions (de qui ?) sur l’environnement (c’est quoi?).
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Introduction Classique Cognitive Conclusion Annexe
Robotique “Classique” - Exemple Geste
Modeliser le bras
http://www.societyofrobots.com/robot_arm_tutorial.shtml
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Introduction Classique Cognitive Conclusion Annexe
Robotique “Classique” - Exemple GestePlanifier une trajectoire
http://www.societyofrobots.com/robot_arm_tutorial.shtml
modele de l’environnement.
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Introduction Classique Cognitive Conclusion Annexe
Robotique “Classique” - Exemple GestePlanifier une trajectoire
http://www.societyofrobots.com/robot_arm_tutorial.shtml
modele de l’environnement.
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Introduction Classique Cognitive Conclusion Annexe
Robotique “Classique” - Exemple Geste
Planifier une trajectoire
http://www.societyofrobots.com/robot_arm_tutorial.shtml
modele de l’environnement.
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Introduction Classique Cognitive Conclusion Annexe
Robotique “Classique” - Exemple Geste
Planifier une trajectoire
http://www.societyofrobots.com/robot_arm_tutorial.shtml
modele de l’environnement.
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Introduction Classique Cognitive Conclusion Annexe
Robotique “Classique” - Exemple Geste
Calculer la sequence de commandes
un "Geste" http://www.societyofrobots.com/robot_arm_tutorial.shtml
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Introduction Classique Cognitive Conclusion Annexe
Co-RobotiqueComportement = Suite Instructions MAIS Boucle Fermee
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Introduction Classique Cognitive Conclusion Annexe
Plan
IntroductionAvant proposAbstraction d’un Robot
ClassiqueIndustriellePlanifierCo-Robotique
CognitiveAncrageCognitionApprendre
Conclusion
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Introduction Classique Cognitive Conclusion Annexe
L’ancrage du symbole
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Introduction Classique Cognitive Conclusion Annexe
L’ancrage du symbole
SymboliqueIA
Box
Door
Room
...
Avance
Tourne
Stop
...
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Introduction Classique Cognitive Conclusion Annexe
L’ancrage du symbole
“La Trahison des images”,Magritte, 1929.
“La Trahison des images”,Magritte, 1929.
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Introduction Classique Cognitive Conclusion Annexe
Cognition incarnee (“ embodiment “)
Corps + Cerveau (+ Environnement) forment un tout
I capable de comportement intelligent sans symboles.
I capable de comportement intelligent sans representation abstraite.
les Symboles/Representations emergent des interactions
I Apprentissage
I Developpement
I Motivations
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Introduction Classique Cognitive Conclusion Annexe
Cognition incarnee (“ embodiment “)
Corps + Cerveau (+ Environnement) forment un tout
I capable de comportement intelligent sans symboles.
I capable de comportement intelligent sans representation abstraite.
les Symboles/Representations emergent des interactions
I Apprentissage
I Developpement
I Motivations
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Introduction Classique Cognitive Conclusion Annexe
Cognition incarnee (“ embodiment “)
Corps + Cerveau (+ Environnement) forment un tout
I capable de comportement intelligent sans symboles.
I capable de comportement intelligent sans representation abstraite.
les Symboles/Representations emergent des interactions
I Apprentissage
I Developpement
I Motivations
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Introduction Classique Cognitive Conclusion Annexe
Intelligence “numerique” / reflexe
Deplacement intelligent...
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Introduction Classique Cognitive Conclusion Annexe
Intelligence “numerique” / reflexe... mais comportement reflexe.
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Introduction Classique Cognitive Conclusion Annexe
Apprentissage
Modele (informatique) pouvant se modifier lui meme en se servant deson experience. experience.
I Apprentissage supervise
I Apprentissage par renforcement
I Apprentissage evolutionnaire
I Apprentissage non supervise
Motivation ? Emotions ? Developpement ?
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Introduction Classique Cognitive Conclusion Annexe
Apprentissage - Exemple
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Introduction Classique Cognitive Conclusion Annexe
Apprentissage - Exemple
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Introduction Classique Cognitive Conclusion Annexe
Apprentissage - Exemple
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Introduction Classique Cognitive Conclusion Annexe
Plan
IntroductionAvant proposAbstraction d’un Robot
ClassiqueIndustriellePlanifierCo-Robotique
CognitiveAncrageCognitionApprendre
Conclusion
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Introduction Classique Cognitive Conclusion Annexe
Champs de Recherche
I Vision, Controle, Parole, ...
I Interaction Homme-Machine
I “robustesse”
I Autonomie : adaptation, apprentissage, (auto-organisation)
I Ancrage des symboles
I MecatroniqueI AnthropomorphismeI proprioceptionI Intelligence du corps
I Robotique Developementale (comme des enfants)
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Introduction Classique Cognitive Conclusion Annexe
DISCUTONS...
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Introduction Classique Cognitive Conclusion Annexe
Le fonctionnement d’un ordinateur
Ordinateur = Memoire + Microprocesseur
Manipuler des nombres
I Calcul (+, −, ×, ÷, exp, sin,...)
I Comparer (<, >, =, ≥, ..)
I Logique (ET, OU, XOR, ...)
Operation de controle
I SI ... ALORS ... SINON ...
I Repeter x fois, Faire x fois, ...
Et donc : Operation sur des listes de Symboles
I Comparaison, ajout, insertion, recherche, ...
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Introduction Classique Cognitive Conclusion Annexe
Le fonctionnement d’un ordinateur
Ordinateur = Memoire + Microprocesseur
Manipuler des nombres
I Calcul (+, −, ×, ÷, exp, sin,...)
I Comparer (<, >, =, ≥, ..)
I Logique (ET, OU, XOR, ...)
Operation de controle
I SI ... ALORS ... SINON ...
I Repeter x fois, Faire x fois, ...
Et donc : Operation sur des listes de Symboles
I Comparaison, ajout, insertion, recherche, ...
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Introduction Classique Cognitive Conclusion Annexe
Intelligence Symbolique / STRIPS
R1 R2
R3
D1D2
ROBOTBOX
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Introduction Classique Cognitive Conclusion Annexe
Intelligence Symbolique / STRIPS
G0 : (3x) Box(x) ^InRoom( R1, x)
InRoom( R1, ROBOT)Connects( D1, R1, R2)Connects( D2, R2, R3)Box( B1)...
?
R1 R2
R3
D1D2
ROBOTBOX
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Introduction Classique Cognitive Conclusion Annexe
Intelligence Symbolique / STRIPS
Prec: InRoom(r1, ROBOT) ^Connects( d, r1, r2)
Adds:InRoom( $, ROBOT)Remove:
InRoom( r2, ROBOT)
GO_TROUGH( d, r1, r2)
Prec: InRoom(r1, b) ^ InRoom( r1, ROBOT ) ^Connects( d, r1, r2)
Adds:
InRoom( $, ROBOT)InRoom( $, b)
Remove:
InRoom( r2, ROBOT)InRoom( r2, b)
PUSH_TROUGH( b, d, r1, r2)
G0 : (3x) Box(x) ^InRoom( R1, x)
InRoom( R1, ROBOT)Connects( D1, R1, R2)Connects( D2, R2, R3)Box( B1)...
?
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Introduction Classique Cognitive Conclusion Annexe
Intelligence Symbolique / STRIPS
G0 : (3x) Box(x) ^InRoom( R1, x)
InRoom( R1, ROBOT)Connects( D1, R1, R2)Connects( D2, R2, R3)Box( B1)...
?
GO_TROUGH( D1, R1, R2)
InRoom( R2, ROBOT)Connects( D1, R1, R2)Connects( D2, R2, R3)Box( B1)...
GO_TROUGH( D2, R2, R3)
InRoom( R3, ROBOT)Connects( D1, R1, R2)Connects( D2, R2, R3)Box( B1)...
PUSH_TROUGH( B1, D1, r2, r1)
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Introduction Classique Cognitive Conclusion Annexe
Apprentissage par renforcement
Formalisme “global”
I selectionner les meilleurs “etat” “action”
I valuation du comportementI en tenant compte des “effets” a long termeI par des processus locaux
explique/s’inspire du conditionnement
Mais est-ce un bon mecanisme permettant l’emergence ?(sous entendu : mecanisme “local”)
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Introduction Classique Cognitive Conclusion Annexe
Produire un Geste : Robotique “Cogntitive”“Approche developpementale”
Gestesde Balbutiement
Assoc. sensori-motrices
Mémoire physique
AgentificationConditionnement
Attention
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Introduction Classique Cognitive Conclusion Annexe
Produire un Geste : Robotique “Cogntitive”“Approche developpementale”
Gestesde Balbutiement
Assoc. sensori-motrices
Mémoire physique
AgentificationConditionnement
Attention
motivésGestes
App. Imitation
Mémoire procédurale
App. RenforcementApp. corrélations
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Introduction Classique Cognitive Conclusion Annexe
Produire un Geste : Robotique “Cogntitive”“Approche developpementale”
Gestesde Balbutiement
Assoc. sensori-motrices
Mémoire physique
AgentificationConditionnement
Attention
motivésGestes
App. Imitation
Mémoire procédurale
App. RenforcementApp. corrélations
planifiésGestes
AnticipationDécision
Raisonnement
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Introduction Classique Cognitive Conclusion Annexe
Produire un Geste : Robotique “Cogntitive”“Approche developpementale”
Gestesde Balbutiement
Assoc. sensori-motrices
Mémoire physique
AgentificationConditionnement
Attention
motivésGestes
App. Imitation
Mémoire procédurale
App. RenforcementApp. corrélations
planifiésGestes
AnticipationDécision
Raisonnement
...
Raisonnement
Cognition
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Introduction Classique Cognitive Conclusion Annexe
Pour resumer
IntelligenceArtificielle
CognitionEncorporée
EmergenceApparence
Intention+ Modèle
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Introduction Classique Cognitive Conclusion Annexe
Pour resumer
IntelligenceArtificielle
CognitionEncorporée
EmergenceApparence
Intention+ Modèle
Geste