کاهش‌ خطا‌‌ در‌ مکان‌یابی ‌‌ربات‌ها

هوش مصنوعی تاکنون چه کاربردهای ویژه‌ای در علم رباتیک داشته است و به طورکلی برای کاهش خطاهای  ربات چه استفاده‌هایی از آن می‌شود؟

اصولا طراحی رباتی که قادر است در محیط‌های پویا فعالیت کند،  بدون بهره‌گیری از روش‌های هوش مصنوعی بسیار مشکل و تقریبا غیرممکن است.  فعالیت‌هایی مانند شناسایی موانع موجود در محیط، دوری از موانع، پیدا کردن موقعیت اشیا در محیط، پیدا کردن موقعیت ربات در محیط، یافتن مسیر برای رسیدن به یک هدف خاص و... نمونه‌هایی از فعالیت‌های ربات هستند که برای انجام بدون نقص  آنها در محیط‌های پیچیده از  روش‌های هوش مصنوعی  استفاده می‌شود.

برای کاهش درصد خطای مکان‌یابی ربات‌ها تاکنون چه کارهایی در سطح دنیا انجام شده است و ویژگی  طرح شما نسبت به موارد مشابه در چیست؟

ابتدا لازم است تعریفی از مکان‌یابی داشته باشیم. مکان‌یابی در اصطلاح رباتیک به معنی پاسخ دادن به این سوال است که در کجای محیط قرار داریم. مشابه این کار را زمانی انجام می‌دهیم که با توجه به  نقشه بخواهیم موقعیتمان را تعیین کنیم. برای انجام این کار از نشانه‌های موجود در محیط پیرامون، مانند خیابان‌ها، تقاطع‌ها، مراکز فرهنگی  و... بهره می‌گیریم. در این حالت، اشتباه در تشخیص این نشانه‌ها باعث می‌شود نتوانیم موقعیت خودمان را با دقت پیدا کنیم و نیازمند بررسی‌های بیشتر و حتی کمک گرفتن از افراد آشنا ‌شویم.

یک ربات هم مشابه انسان برای یافتن موقعیتش روی نقشه‌ای که از محیط اطراف در اختیار دارد، از نشانه‌هایی که در محیط اطراف وجود دارند و آنها را از طریق سنسورهایش درک کرده است، استفاده می‌کند.

به دلایل مختلف اطلاعاتی که از این طریق به دست می‌آیند، با خطا و ابهام همراه هستند؛ از این میان می‌توانیم به عملکرد همراه با خطای سنسورها، تاثیرات محیطی، وجود نشانه‌های مشابه و... اشاره کنیم. البته در برخی مواقع  این خطاها به حدی زیاد هستند که عملا از داده‌های سنسور نمی‌توان استفاده کرد. مثلا وقتی یک مانع جلوی دوربین ربات را می‌گیرد، باعث می‌شود ربات نتواند از داده‌های دوربین برای شناسایی محیط اطراف استفاده کند. به نظر شما آیا منطقی است که در چنین شرایطی ربات کارهای عادی خودش را متوقف کند و منتظر شود تا مانع از جلوی دوربین کنار برود؟

مسلما چنین امکانی وجود ندارد.

بله، بنابراین در چنین شرایطی ربات می‌تواند تا حل شدن مشکل از سایر سنسورهایش استفاده کند. البته استفاده از اطلاعات سایر سنسورها به اینجا ختم نمی‌شود، ربات می‌تواند با کمک گرفتن از اطلاعات سنسورهای مختلفی که در اختیار دارد، اعمالش را با دقت بالاتری انجام دهد. به این معنی که خطاهای ناشی از عملکرد نامناسب یکی از سنسورها را به کمک اطلاعات به دست آمده از سایر سنسورها کاهش دهد.  به این فرآیند که در آن داده‌های به دست آمده از سنسورهای مختلف به منظور کاهش خطای یکی از اعمال ربات استفاده می‌شوند، اصطلاحا ترکیب اطلاعات سنسورها اطلاق می‌شود.

به این ترتیب، به این نکته می‌رسیم که یکی از راه‌های کاهش خطای مکان‌یابی ربات‌ها، ترکیب اطلاعات سنسورهاست که یکی از مباحث مطرح در رباتیک است. روش‌های مختلفی برای ترکیب اطلاعات ارائه شده‌اند، سیستم‌ها و مجموعه‌های فازی و تئوری‌های احتمالی، نمونه‌هایی از ابزارهایی هستند که در این روش‌ها به عنوان چارچوب کار استفاده شده‌اند.

ما در تحقیق خود از تئوری شواهد به‌عنوان چارچوب استفاده کردیم. مزیت این تئوری آن است که می‌توان آن را در مواردی که داده‌های به دست آمده از منابع اطلاعاتی ناقص و یا دارای ابهام هستند، به کار برد. علاوه بر این ما فرآیندی ارائه کردیم که به کمک آن سنسورهایی که داده‌های ارائه شده آنها خطای زیادی دارند، شناسایی می‌شوند. به این ترتیب می‌توانیم در فرآیند ترکیب اطلاعات، داده‌های این سنسورها را در نظر نگیریم تا خطای نهایی کاهش پیدا کند.

کار تحقیقاتی شما روی این طرح از چه زمانی شروع شده و در حال حاضر در چه مرحله‌ای است؟

مراحل مقدماتی طرح از آذر ماه سال 84 و به سرپرستی دکترسعید شیری قیداری در دانشگاه صنعتی امیرکبیر آغازشد و پس از انجام مطالعات لازم،  در اوایل سال 87 نتایج اولیه آن به دست آمد. نتایج اولیه  به کمک نرم‌افزار شبیهسازی توسعه داده شده در دانشگاه تست و ارزیابی شدند و نتایج قابل قبولی از آنها حاصل شد. در مرحله بعدی طرح، راه حل ارائه شده روی دادگان به دست آمده از ربات واقعیت آزمایش و نتایج اولیه تایید شده است. در حال حاضر در حال تکمیل نهایی طرح و ارائه نتایج آن در مقالات داخلی  و بین‌المللی هستیم.

مطمئنا اجرای این طرح از لحاظ علمی و اقتصادی مهم خواهد بود.

بله. هدف اصلی این طرح یافتن راه حلی برای ترکیب اطلاعات سنسورها در مکان‌یابی ربات بوده است که نتیجه آن بهره‌گیری از راه حل یافته شده در دیگر اعمال ربات خواهد بود.  از نظر اقتصادی نیز در کمترین حالت می‌توان عنوان کرد که داشتن یک راه حل مناسب برای کاهش خطا به کمک ترکیب اطلاعات می‌تواند از صرف هزینه‌های زیاد برای تهیه سنسورهای گران‌قیمت و با دقت بالا جلوگیری کند. به این ترتیب هزینه تمام شده یک ربات با مصرف خاص کاهش می‌یابد.

چه سازمان‌ها یا مراکزی این طرح را حمایت کرده‌اند؟

طرح در قالب پایان نامه دانشجویی کارشناسی ارشد بوده و از سوی سازمان یا مرکز خاصی حمایت نشده است.

امکان انتقال دانش حاصل از این پژوهش به مراکز علمی دنیاهم وجود دارد؟

البته از آنجا که هدف این طرح یافتن یک راه‌حل برای کاهش خطا در مکان‌یابی ربات‌ها بوده است، لذا خروجی طرح به تنهایی قابلیت فروش ندارد. در صورتی که از این طرح روی ربات استفاده شود، ارزش اقتصادی پیدا می‌کند.

اما درخصوص انتشار دستاوردهای این طرح،آیا تاکنون از نتایج آن مقاله‌ای در نشریات بین‌المللی به چاپ رسیده است؟

بله، نتایج به دست آمده از طرح در کنفرانس‌های بین‌المللی ارائه شده و اکنون  در حال انجام مراحل نهایی ارائه نتایج دیگر در مقالات بین‌المللی معتبر هستیم.

به عنوان یکی از پژوهشگران  این طرح آینده آن را چگونه ارزیابی می‌کنید؟

با توجه به قابلیت‌های طرح، امکان ادامه کار روی آن وجود داشته و حصول نتایج بهتر از آن و به کارگیری آن در دیگر جنبه‌های رباتیک قابل پیش‌بینی است.

بهاره صفوی