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no connessi. Questa metodologia è molto pesante da un punto di vista computazionale: il solo mantenere una mappa aggiornata di un mondo che cambia continuamente è estremamente difficile. Il superamento di questi problemi ha portato ad un nuovo approccio, detto behavior-based robotics (BBR), e all’adozione di un’architettura nota come subsumption architecture, introdotta da Rodney A. Brook (del MIT AI Lab) con il suo fondamentale articolo “Elephants Don’t Play Chess” (1986). La subsumption architecture è un modo per decomporre comportamenti intelligenti ma complessi in molti moduli più semplici, organizzati a livelli stratificati uno sopra l’altro. Ogni livello implementa un particolare obiettivo (goal) dell’agente robotico, ed è definito in base alle cause della sua attivazione (trigger) e alle azioni da intraprendere. Il goal di ogni livello sussume in senso gerarchico quelli dei livelli sottostanti, ossia la soddisfazione di un obiettivo di livello superiore implica quella dei livelli inferiori. Per esempio, dato il goal di basso livello “evitare un oggetto”, l’obiettivo superiore potrebbe essere “muoversi intorno” seguito da “esplorare il mondo”. Ognuno di questi livelli orizzontali può accedere a tutti i sensori e può generare azioni per gli attuatori. Nel caso di conflitti tra livelli, interviene un decisore centralizzato. Il comportamento complessivo del robot è emergente e può essere migliore della somma delle sue parti. Piuttosto che ingegnerizzare il robot, si aggiunge un comportamento e si osserva cosa emerge. Roomba, il robot-aspirapolvere, è costruito usando questa architettura e ha un’interfaccia aperta con cui è possibile pro- ROBOT FRA REALTÀ E FANTASIA grammare specifiche funzionalità. È stata sviluppata dalla iRobot, una compagnia fondata proprio da Brooks con altre persone del MIT. Attualmente, la subsumption architecture è largamente diffusa soprattutto per i livelli bassi di definizione di un robot. Muovendosi verso gradi di astrazione superiore, i robot cognitivi (introdotti nel precedente Quaderno di Telèma) permettono una gamma più vasta di applicazioni e sono aperti alla sperimentazione di molte discipline, anche umanistiche. Esistono due principali approcci, uno simbolico che si rifà a tecniche di intelligenza artificiale (AI), l’altro di tipo evolutivo che trae le sue origini dalla biologia e dalle scienze umane. Il primo approccio implica l’integrazione di diverse discipline nell’ambito dell’AI, principalmente rappresentazione della conoscenza, tecniche sofisticate di ragionamento automatico, pianificazione, apprendimento automatico, etc. Il secondo segue l’idea dei comportamenti emergenti che si evolvono a partire da comportamenti elementari. Chiaramente questo breve articolo non esaurisce tutte le possibili architetture, per descrivere le quali ci vorrebbe un intero volume. Daniela D’Aloisi Fondazione Ugo Bordoni Figura 1. Il robot-aspirapolvere basato sulla subsumption architecture. 48 Iquadernidi
DUE PAROLE SULLA ROBOTIC A Due parole sulla robotica robotica è una scienza che studia i compor- La tamenti degli esseri intelligenti, cercando di sviluppare delle metodologie che permettano ad una macchina, il robot, di eseguire dei compiti specifici, grazie alla dotazione di opportuni dispositivi atti a percepire l’ambiente circostante ed interagire con esso. Il termine robot indica una qualsiasi macchina - di forma più o meno antropomorfa - in grado di svolgere più o meno indipendentemente un lavoro al posto dell’uomo. La robotica, come disciplina, si rifà all’antico desiderio dell’uomo di costruire strumenti che possano aiutarlo e facilitarlo in compiti più o meno difficili e onerosi. La parola robotica proviene dal ceco robota, dove ha il significato di “lavoro pesante” o “lavoro forzato” ed è stata introdotta dallo scrittore Karel Capek nel 1920 nel suo racconto R.U.R. (Rossum’s Universal Robots). Il termine inglese derivato “robotica”, secondo l’Oxford English Dictionary, compare per la prima volta nel racconto di fantascienza Liar! (Bugiardo!, 1941) dello scrittore Isaac Asimov a cui si deve l’introduzione delle famose Tre Leggi della Robotica: Un robot non può recare danno ad un essere umano, né può permettere che, a causa del suo mancato intervento, un essere umano riceva danno. Un robot deve obbedire agli ordini impartiti dagli esseri umani, purché tali ordini non contrastino con la Prima Legge. Un robot deve proteggere la propria esistenza, purché questa autodifesa non contrasti con la Prima e/o la Seconda Legge. In realtà, queste sono regole di buon senso, che speriamo siano sempre seguite dagli scienziati e dai progettisti. UN PO’ DI STORIA Le origini del robot come macchina antropomorfa sono antichissime. Nella mitologia classica ad esempio si incontrano automi come Talos, gigante di bronzo costruito da Dedalo per difendere l’isola di Cre- OTTOBRE2008 < ta, o la statua di Galatea che prende vita nel mito di Pigmalione. In Persia, vicino al tempio di Susa, così come nelle tombe egiziane, sono stati rinvenuti degli oggetti giocattolo con parti mobili, in grado di aprire la bocca tirando una funicella. Tra il I e il II secolo a.C. si cominciano a vedere i primi compendi di meccanica ad opera del matematico Erone di Alessandria, nei quali si descrivono alcuni meccanismi in grado di far muovere delle statue, sfruttando soffi di vapore prodotti da caldaie o getti d’acqua. Il primo progetto documentato di un robot umanoide è opera di Leonardo daVinci attorno al 1495. Non è certo se provò a costruire il robot, ad ogni modo i suoi sono disegni dettagliati per un cavaliere meccanico in grado di alzarsi in piedi e agitare le braccia. Nel 1500 fu la volta degli alchimisti che diedero le indicazioni per costruire non solo la testa ma l’intero corpo di un essere artificiale: l’homunculus. Possiamo pertanto individuare una fase iniziale della robotica nella quale storia e leggenda si mescolano.Tecnologie vere e proprie le vediamo invece a partire dal 1570, con la costruzione di figure mobili, come il gallo meccanico della cattedrale di Strasburgo che, allo scoccare del mezzogiorno, emetteva un sonoro suono. Jacques de Vaucanson nel 1738 realizza un’anatra meccanica utilizzando circa 400 parti mobili, mentre alla fine del 1700 avvenne quello che passò alla storia come il primo falso robot, visto che per la prima volta il comportamento di una macchina venne confuso con quello di un uomo: si tratta dell’invenzione del barone ungherese Von Kempelen che inventò un automa in grado di giocare a scacchi. Fu lo scrittore E.A. Poe a scoprire l’inganno! Tra il 1770 ed il 1773 Pierre e Henri-Lous Jaquet-Droz costruirono tre esemplari meccanici (uno scrivano, un disegnatore ed un musicista) capaci di eseguire compiti di scrittura e disegno, nonché di esecuzione musicale. Questi oggetti si trovano tuttora nel Museo d’Arte di Neuchatel e al Franklin Institute di Filadelfia. Durante la rivoluzione industriale dell’800 si assiste ad un periodo piuttosto amorfo per la robotica, dovuto forse alla necessità di costruire macchine un 49
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