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24.01.2013 Views

Capitulo 7. Conclusiones y Trabajos Futuros ciclo del modelado neuronal expuesto al comienzo de esta Tesis. De los resultados de estas experiencias podemos concluir que a la hora de conseguir dispositivos robóticos humanoides cada vez más flexibles e inteligentes en su interacción con los humanos, es necesario un mayor grado de antropomorfismo en sus componentes físicos (el brazo ABB es un manipulador industrial sin antroporfismo evidente ni en su estructura ni en sus posibles movimientos) a la vez que es necesario desarrollar algoritmos de control y planificación de tareas con una inspiración biológica cada vez mayor que permitan la ‘programación’ de tareas del robot de una manera cada vez más ‘natural’ (ej, en el ambiente industrial, es interesante plantear el aprendizaje de tareas a través de la observación y posterior imitación de las acciones realizadas por el operador humano). Por último no queremos dejar de dar una respuesta ante la pregunta: ¿Cuál ha sido el valor adicional de realizar toda esta investigación basándonos en la neurociencia? La respuesta que damos ante esta pregunta es: estamos casi convencidos de que hubiésemos podido diseñar sistemas o modelos capaces de reproducir los resultados obtenidos en nuestra investigación sin hacer uso alguno de las neurociencias. Aún así, si a continuación se permite hacer la pregunta ¿Será posible abordar lo que ha venido en llamarse el denominado ‘Beyond Robotics’ sin neurociencias u otras ciencias de la vida? Ante esa pregunta, nos atrevemos a decir que estamos casi seguros de que no. Casi seguros de que no será posible avanzar en el diseño de sistemas robóticos humanoides capaces de adquirir un comportamiento cognitivo – motriz adaptable y flexible (inteligente) a las necesidades impuestas por entornos en los se interactúe con humanos, sin la inspiración básica del conocimiento de cómo ‘funcionamos’. 2. Trabajos Futuros Deben desarrollarse modelos computacionales más detallados sobre el papel de las interneuronas estriatales en la construcción de rutinas de comportamiento motriz tales como el movimiento de agarre, en los que el papel de la dopamina como mediador del aprendizaje por refuerzo quede puesto de manifiesto de forma explícita. En nuestra opinión, las TANs podrían tener la función de modular las redes cortico-ganglio-basales codificando las consecuencias sensoriales que la implementación de una o varias acciones paralelas conllevan o, en otras palabras, codificando la probabilidad de obtener éxito implementando cierto conjunto de acciones. Bajo este punto de vista, la red interneuronal de TANs en el estriado podría establecer una serie de valores probabilísticos basados en la experiencia previa y asociados a las distintas acciones potencialmente ejecutables. Estos valores probabilísticos computados por las TANs modularían el contenido de la respuesta total del sistema ante una acción orientada a 283

Capitulo 7. Conclusiones y Trabajos Futuros objeto como el agarre. El proceso de establecimiento de estos valores debe ser modulado por señales de refuerzo o castigo asociadas al establecimiento de un éxito o un fracaso en la consecución de la tarea se esté llevando a cabo. Estos nuevos modelos pueden conducirnos a robots cuyos procesos de aprendizaje de tareas de agarre sean mucho más autónomos a los que se han planteado en esta Tesis. Respecto al modelo para el control sinérgico del movimiento de los dedos de una mano antropomorfa hay que remarcar que éste es un modelo totalmente lineal ya que está inspirado en los resultados obtenidos al realizar un procesamiento lineal (SVD) de los datos obtenidos en las experiencias descritas en el Capítulo 4. El mismo tratamiento de modelización que se ha llevado a cabo en este punto puede repetirse desde una aproximación no lineal al problema. Una posibilidad que no puede dejar de estudiarse es el análisis de los datos empleando técnicas de reducción de dimensionalidad tales como el SVD o el Análisis de Componentes Principales (PCA) pero en su ‘versión’ no lineal (NLPCA). La modelización mediante redes neuronales de los resultados obtenidos tras un análisis no lineal de los datos, puede ayudar a establecer un modelo biológicamente plausible para el comportamiento cognitivo – motriz durante el movimiento de agarre que pueda ser aplicado a la solución de ciertos problemas asociados u homólogos en el campo de la robótica de agarre y manipulación. Actualmente, uno de los puntos de desarrollo de este trabajo, consiste en la elaboración de un modelo para las transformaciones visuomotrices en el agarre que sea dinámico en el sentido de lo expuesto en el capítulo 5. En este sentido, el desarrollo de tal modelo, está siendo desarrollado como continuación pero aparte de este trabajo Doctoral. Dicho modelo se basa en la idea de que las áreas parietales del córtex tienen la capacidad de correlacionar distintas modalidades sensoriales o distintas representaciones neuronales en un espacio de representación único a través de un proceso que Burnod y sus colaboradores han venido en denominar proceso de ‘matching’. Al final del Capítulo 5 se detalla detenidamente la línea de desarrollo de este nuevo modelo que se está llevando actualmente. Lo que se pretende es unificar bajo un mismo marco, los conceptos descritos al final del Capitulo 5 y la operatividad que nos proporciona la Biblioteca de Gestos a la hora de desarrollar implementaciones sobre plataformas robóticas. A su vez, se pretende ampliar este esquema de unidades de matching para incluir el aprendizaje de secuencias complejas de agarre y manipulación de objetos mediante un nuevo paradigma de aprendizaje (basado en cierto modo en otro tipo de proceso de matching) conocido como aprendizaje por imitación. 284

Capitulo 7. Conclusiones y Trabajos Futuros<br />

objeto como el agarre. El proceso <strong>de</strong> establecimiento <strong>de</strong> estos valores <strong>de</strong>be ser<br />

modulado por señales <strong>de</strong> refuerzo o castigo asociadas al establecimiento <strong>de</strong> un éxito o<br />

un fracaso en la consecución <strong>de</strong> la tarea se esté llevando a cabo. Estos nuevos mo<strong>de</strong>los<br />

pue<strong>de</strong>n conducirnos a robots cuyos procesos <strong>de</strong> aprendizaje <strong>de</strong> tareas <strong>de</strong> agarre sean<br />

mucho más autónomos a los que se han planteado en esta Tesis.<br />

Respecto al mo<strong>de</strong>lo para el control sinérgico <strong>de</strong>l movimiento <strong>de</strong> los <strong>de</strong>dos <strong>de</strong> una<br />

mano antropomorfa hay que remarcar que éste es un mo<strong>de</strong>lo totalmente lineal ya que<br />

está inspirado en los resultados obtenidos al realizar un procesamiento lineal (SVD) <strong>de</strong><br />

los datos obtenidos en las experiencias <strong>de</strong>scritas en el Capítulo 4. El mismo tratamiento<br />

<strong>de</strong> mo<strong>de</strong>lización que se ha llevado a cabo en este punto pue<strong>de</strong> repetirse <strong>de</strong>s<strong>de</strong> una<br />

aproximación no lineal al problema. Una posibilidad que no pue<strong>de</strong> <strong>de</strong>jar <strong>de</strong> estudiarse<br />

es el análisis <strong>de</strong> los datos empleando técnicas <strong>de</strong> reducción <strong>de</strong> dimensionalidad tales<br />

como el SVD o el Análisis <strong>de</strong> Componentes Principales (PCA) pero en su ‘versión’ no<br />

lineal (NLPCA). La mo<strong>de</strong>lización mediante re<strong>de</strong>s neuronales <strong>de</strong> los resultados<br />

obtenidos tras un análisis no lineal <strong>de</strong> los datos, pue<strong>de</strong> ayudar a establecer un mo<strong>de</strong>lo<br />

biológicamente plausible para el comportamiento cognitivo – motriz durante el<br />

movimiento <strong>de</strong> agarre que pueda ser aplicado a la solución <strong>de</strong> ciertos problemas<br />

asociados u homólogos en el campo <strong>de</strong> la robótica <strong>de</strong> agarre y manipulación.<br />

Actualmente, uno <strong>de</strong> los puntos <strong>de</strong> <strong>de</strong>sarrollo <strong>de</strong> este trabajo, consiste en la<br />

elaboración <strong>de</strong> un mo<strong>de</strong>lo para las transformaciones visuomotrices en el agarre que sea<br />

dinámico en el sentido <strong>de</strong> lo expuesto en el capítulo 5. En este sentido, el <strong>de</strong>sarrollo <strong>de</strong><br />

tal mo<strong>de</strong>lo, está siendo <strong>de</strong>sarrollado como continuación pero aparte <strong>de</strong> este trabajo<br />

Doctoral. Dicho mo<strong>de</strong>lo se basa en la i<strong>de</strong>a <strong>de</strong> que las áreas parietales <strong>de</strong>l córtex tienen la<br />

capacidad <strong>de</strong> correlacionar distintas modalida<strong>de</strong>s sensoriales o distintas<br />

representaciones neuronales en un espacio <strong>de</strong> representación único a través <strong>de</strong> un<br />

proceso que Burnod y sus colaboradores han venido en <strong>de</strong>nominar proceso <strong>de</strong><br />

‘matching’. Al final <strong>de</strong>l Capítulo 5 se <strong>de</strong>talla <strong>de</strong>tenidamente la línea <strong>de</strong> <strong>de</strong>sarrollo <strong>de</strong> este<br />

nuevo mo<strong>de</strong>lo que se está llevando actualmente. Lo que se preten<strong>de</strong> es unificar bajo un<br />

mismo marco, los conceptos <strong>de</strong>scritos al final <strong>de</strong>l Capitulo 5 y la operatividad que nos<br />

proporciona la Biblioteca <strong>de</strong> Gestos a la hora <strong>de</strong> <strong>de</strong>sarrollar implementaciones sobre<br />

plataformas robóticas.<br />

A su vez, se preten<strong>de</strong> ampliar este esquema <strong>de</strong> unida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> matching para incluir<br />

el aprendizaje <strong>de</strong> secuencias complejas <strong>de</strong> agarre y manipulación <strong>de</strong> objetos mediante<br />

un nuevo paradigma <strong>de</strong> aprendizaje (basado en cierto modo en otro tipo <strong>de</strong> proceso <strong>de</strong><br />

matching) conocido como aprendizaje por imitación.<br />

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