L’iniziativa RoboCup: una sfida alla ricerca in Intelligenza Artificiale Pisa, 26 Marzo 1999 M. Simi A. Cisternino

Che cos’è l’I.A.? Il settore dell’Intelligenza Artificiale (I.A.) consiste in un’impresa scientifica e tecnologica di lungo respiro che mira a: –costruire macchine intelligenti –formalizzare la conoscenza e meccanizzare il ragionamento –comprendere i meccanismi dell’intelligenza –innalzare il livello di interazione con le macchine

Obiettivi dell’I.A. n Ingegneristico: costruire artifatti intelligenti n Scientifico: comprendere i meccanismi che stanno alla base del comportamento “intelligente”

Che tipo di capacità? n Capacità di ragionamento? n Capacità di simulare il comportamento umano? n Capacità di interagire in maniera razionale con un ambiente e di comunicare? n Capacità di provare emozioni?

Capacità di ragionamento Nel 1997 un computer, Deep Blue, ha battuto il campione mondiale di scacchi, Kasparov. –Fortuna? –Vantaggio psicologico? –Forza bruta piuttosto che intelligenza? Giocare a scacchi?

Capacità di simulazione Il test di Turing (1950)

Agenti Intelligenti n Gli agenti sono situati –ricevono percezioni da un ambiente –agiscono sull’ambiente mediante azioni n Gli agenti comunicano tra di loro –sono capaci di collaborare –sono capaci di difendersi da altri agenti n Gli agenti hanno credenze, obiettivi, intezioni...

Cos’è RoboCup? La Robot World Cup Initiative (RoboCup) è la proposta di un problema di riferimento per ricerca in I.A. Si tratta di realizzare agenti (sw o hw) in grado di giocare a calcio. Un problema difficile, da usare come banco di prova per nuove idee e tecnologie.

Tecnologie da sviluppare e integrare n agenti autonomi n collaborazione tra agenti n acquisizione di strategie n ragionamento e pianificazione in tempo reale n robotica n tecnologie hw e sw per infrastruttura

La sfida procede su diversi livelli  robot reali (real robot league)  versione software simulata (software agent league)  versione limitata ad abilità specifiche, es. tirare un calcio di rigore (special skill competion)

Eventi  IJCAI 97 (Giappone)  MAAMAW (Parigi, giugno 98)  Convegno AI*IA (Padova, settembre 98)  IJCAI 99 (Stoccolma, agosto 99).  Congresso AI*IA (Bologna, ottobre 98)

La sfida robotica n Robot di diverse dimensioni –Small Size League –Middle Size League –Legged League

Small size league

Medium size league

Legged league

Problemi specifici da risolvere n Riconoscimento di immagini in tempo reale n Fusione e integrazione di sensori (vista, tatto, sonar...) n Motori e batterie ad alte prestazioni n Dispositivi di controllo sofisticati n Comunicazione a livello hw

Il problema del calcio simulato Come il gioco del calcio ma … n Mondo in due dimensioni. n Giocatori e palla sono cerchi. n I movimenti sono simulati per passi n Collisione di oggetti

Il problema (cont.) n I giocatori non conoscono le posizioni assolute. n Punti di riferimento sul campo: bandierine, linee e porte. n I giocatori si stancano n Visibilità limitata n Comunicazione limitata

La sfida software n Problema reale, ma vincolato da regole; n ambiente dinamico e vincoli di tempo reale; n ambiente non accessibile: –percezioni limitate dalla direzione, dalla distanza e dalla capacità di elaborazione n ambiente non deterministico: –l’effetto delle azioni non è certo

La sfida software (cont.) n comunicazione tra giocatori limitata dalla capacità di comprendere e di utilizzare un linguaggio convenzionale; n ambiente multi-agente con giocatori in diversi ruoli, alleati o avversari; n utilizzabili tecniche di apprendimento, on- line oppure off-line, individuali o di squadra.

RoboCup a Informatica n Progetto del corso di Intelligenza Artificiale Laboratorio (IAL) n Risultato: 10 squadre di RoboCup con giocatori programmati in Lisp n Piccolo torneo (IAL-Cup 99) che ha visto la partecipazione di 6 squadre

Per contatti con il mondo RoboCup Pagine Web: Pagine Web:

Architettura del simulatore n In una partita il server simula il mondo e 22 giocatori interagiscono col server muovendosi nell’ambiente simulato. n E’ possibile avere un allenatore che segue il gioco da bordo campo. n Il server calcola le percezioni per ogni giocatore e le invia. Esegue i comandi ricevuti dai giocatori.

Architettura

La rete di comunicazione n Il mezzo di comunicazione è la rete n Non è possibile giocare a distanza: troppa comunicazione! n Si può giocare con un giocatore per computer con una rete di 23 computer. n Viene utilizzato un protocollo non affidabile: percezioni e azioni possono perdersi

Le percezioni n Ci sono tre tipi di percezioni: see, hear e sense_body. n Ogni percezione è riferita al giocatore nel suo sistema di coordinate. n Le percezioni sono rappresentate da liste definite da parentesi tonde: (see 1 (ball …) …)

Le percezioni visive n La percezione see descrive cosa sta vedendo un giocatore. n La percezione contiene una lista di oggetti caratterizzati da: tipo, direzione, distanza e velocità relative; se giocatore il numero e la squadra. n Gli oggetti sono: linee, porte, giocatori, bandierine, palla...

Le percezioni uditive n Segnala il fatto che qualcuno ha detto qualcosa. n È il meccanismo che viene utilizzato dal simulatore per segnalare le decisioni arbitrali. n Permette di ottenere meccanismi di comunicazione tra giocatori.

La percezione sense_body n Contiene lo stato fisico del giocatore. n Permette al giocatore di conoscere di valutare le proprie forze. n Implica la gestione di una risorsa limitata: la stamina. n La stamina è assimilabile ad una valutazione dello stato fisico e delle energie disponibili.

Le azioni n Il server offre quattro azioni principali: dash, kick, turn e say. n Ogni azione potrebbe essere scartata dalla rete e comunque non viene eseguita esattamente ma vengono introdotti dei correttivi non deterministici. n Il giocatore non può assumere che un’azione sia andata a buon fine.

I numeri n Il server esegue 10 cicli per secondo di simulazione. Un match dura 6000 cicli. n In un secondo il server calcola 330 percezioni e le invia ad ogni giocatore. Riceve circa 220 comandi dai giocatori. n Il server in media genera in 5 minuti di partita messaggi e ne riceve in media

RoboCup: l’infrastruttura n Una delle sfide di RoboCup è una sfida allo sviluppo di supporti sw/hw per i tornei. n Esempi: monitor 3D, commentatori automatici, arbitri automatici… n Sviluppati a Pisa … –RoboMon –Championship manager

RoboMon n Il RoboMon è un monitor per il torneo simulato di RoboCup. È stato sviluppato presso il nostro dipartimento. n È scritto in Java e VRML, non serve quindi alcun supporto oltre che un browser per poterlo usare. n È un monitor sia 2D che 3D.

RoboMon3D n La versione 3D del monitor è piuttosto complessa. n Si sono dovuti ricostruire comportamenti non disponibili come ad esempio il movimento dei giocatori. n Gli strumenti standard disponibili in rete sono flessiblili ma poco efficienti.