CARL            Vorstellung des      VONOSSIETZKY            Roboterfußball-Teams            TORF            Johannes Diem...
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Das WeltmodellBestimmung der eigenen Position (Forts.)   Verringerung der Verf¨lschung:                        a          ...
Das WeltmodellGrafische Darstellung des Weltmodells(Quelle: Abschlußbericht PG TORF)     Johannes Diemke                Tea...
Vorarbeiten der PG TORFDer Planer(Quelle: Abschlußbericht PG TORF)     Johannes Diemke                Teamvorstellung TORF...
Der PlanerZweck   Umsetzung des Entscheidungsprozesses   Festlegen der Strategie und das Starten der Skills   Hierarchisch...
Der PlanerDie Planer-Architektur            Messages                                   Com            start Skill         ...
Der PlanerAuschnitt der Planerdatenbank                                                   BallPossessionHandling          ...
Vorarbeiten der PG TORFSkills(Quelle: Abschlußbericht PG TORF)     Johannes Diemke                Teamvorstellung TORF   1...
SkillsZweck   Realisierung grundlegender Fertigkeiten   Verwaltung durch Skill-Manager   Unterscheidung von zwei Arten    ...
SkillsHierarchische Struktur der Skills                 package Data[     PlayerSkills]                   Player          ...
SkillsAktivit¨tsdiagramm f¨r den Go2Pos-Skill       a            u(Quelle: Abschlußbericht PG TORF)     Johannes Diemke   ...
Vorarbeiten der PG TORFKommunikation(Quelle: Abschlußbericht PG TORF)     Johannes Diemke                Teamvorstellung T...
KommunikationZweck   Absprachen zwischen Spieler-Agenten (Taktiken auf Teamebene)   Beispiel: Passspiel   Spieler-Agent em...
KommunikationImplementiertes Verfahren   Einteilung in Cluster mit je einem Router   Verwendung von Zeitmultiplexing (Verm...
Trainer- und Coach-FrameworkAufbau   Trainer und Coach sind eine Applikation   Gemeinsamkeiten:          Message-Broker   ...
Trainer- und Coach-FrameworkSternarchitektur des Trainers(Quelle: Abschlußbericht PG TORF)     Johannes Diemke            ...
Trainer- und Coach-FrameworkGemeinsame Architektur von Trainer und Coach                                          Architek...
Trainer- und Coach-Framework            activity Trainer[   Trainer ]Ablauf einer Trainingssession und des Trainings      ...
Trainer- und Coach-FrameworkCoach   Vergibt momentan nur Spielertypen         18 zuf¨llig generierte Spielertypen         ...
HilfsprogrammeTORF Strategy Tool   Manuelle Erstellung der Planderdatenbank zu aufw¨ndig                                  ...
HilfsprogrammeHauptfenster des TORF Strategy Tool(Quelle: Abschlußbericht PG TORF)     Johannes Diemke                Team...
HilfsprogrammeProbleme   Interoperabilit¨t zwischen Java und C++                  a   Aus der Verwendung von SWIG resultie...
HilfsprogrammeLogfileAnalysis   Sammlung von Python-Skripten   Auswertung von Logdateien          Enthalten kompletten Spie...
HilfsprogrammeFeldabdeckungsanalyse(Quelle: Abschlußbericht PG TORF)     Johannes Diemke                Teamvorstellung TO...
HilfsprogrammeTorschussanalyse(Quelle: Abschlußbericht PG TORF)     Johannes Diemke                Teamvorstellung TORF   ...
Vorarbeiten der PG TORFFazit    Umfangreiche Vorarbeiten der PG TORF    Handlungsumgebung sehr komplex    Grobarchitektur ...
Vorarbeiten der PG TORFFazit (Forts.)    Weitere Skills implementieren          Nutzen von Lernverfahren    Fertigstellung...
Literatur Universit¨t Oldenburg, Projektgruppe TORF          a Team Oldenburger Robo-Fußball – Abschlussbericht https://to...
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Vorstellung des Roboterfußball-Teams TORF (Vortrag)

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Vorstellung des Roboterfußball-Teams TORF (Vortrag)

  1. 1. CARL Vorstellung des VONOSSIETZKY Roboterfußball-Teams TORF Johannes Diemke Vortrag im Rahmen der Projektgruppe Oldenburger Robot Soccer Team im Wintersemester 2009/2010
  2. 2. ¨Ubersicht1 Motivation2 Grundlagen3 Vorarbeiten der PG TORF4 Fazit Johannes Diemke Teamvorstellung TORF 10. November 2009 2/48
  3. 3. MotivationZielsetzung der PG Verbesserung des bestehenden Roboterfußball-Teams TORF Umfassende Vorarbeiten Auszeichnung Beste PG des Jahres“ ” Teilnahme an den RoboCup German Open 2010Voraussetzung Kenntnisse unterschiedlicher KI-Techniken Verst¨ndnis der vorhandenen Architektur und Funktionsweise a F¨higkeiten und Restriktionen erkennen a Verbesserungspotential erkennen Johannes Diemke Teamvorstellung TORF 10. November 2009 3/48
  4. 4. MotivationPG TORF - Das alte Team(Quelle: Projektgruppe TORF) Johannes Diemke Teamvorstellung TORF 10. November 2009 4/48
  5. 5. Vom Computerschach zum Roboterfußball1950 Claude E. Shannon schl¨gt Automaten vor der Menschen im Schach a schl¨gt a Fortan Pr¨fstein f¨r neu entwickelte Verfahren u u Entstehung leistungsf¨higer Spielstrategien und Suchverfahren a1995 Computerschach war bereits kein Pr¨fstein mehr f¨r KI u u Roboterfußball wird das neue Standardproblem1996 Deep Blue gewinnt gegen den Schachweltmeister Garri Kasparov Johannes Diemke Teamvorstellung TORF 10. November 2009 5/48
  6. 6. Vom Computerschach zum RoboterfußballIBMs Deep Blue vs. Kasparov(Quellen: http://www.ibm.com/ & http://www.theinsider.com/) Johannes Diemke Teamvorstellung TORF 10. November 2009 6/48
  7. 7. RoboterfußballBesonderheiten des Roboterfußballs Herausforderung f¨r Robotik und KI u V¨llig andere Aspekte als beim Computerschach o Dynamische Umgebung Unvollst¨ndige Informationen a Echtzeitanforderungen Unvorhersehbare Ereignisse ... Johannes Diemke Teamvorstellung TORF 10. November 2009 7/48
  8. 8. RoboterfußballWeitere Vorteile des Roboterfußballs Popul¨re Sportart a Einfaches und bekanntes Regelwerk Leistungsf¨higkeit von Verfahren l¨sst sich einfach messen: a a Erzielte Tore Platzierung Evolution der Verfahren durch Wettk¨mpfe a RoboCup Federation of International Robot-Soccer Association (FIRA) Johannes Diemke Teamvorstellung TORF 10. November 2009 8/48
  9. 9. RoboCupDie internationale RoboCup-Initiative Veranstaltet seit 1997 den RoboCup Roboterfußball Weltmeisterschaft RoboCup German Open in Deutschland Verschiedene Ligen: 2D Simulation / 3D Simulation Small Size Four Legged (Aibo) / Standard Platform League (Nao) Humanoid ... Johannes Diemke Teamvorstellung TORF 10. November 2009 9/48
  10. 10. RoboCupZielsetzung der RoboCup-Initiative Bis zum Jahr 2050 den amtierenden menschlichen Weltmeister in einem gew¨hnlichen Fußballspiel besiegen o(Quelle: http://www.welt.de/) Johannes Diemke Teamvorstellung TORF 10. November 2009 10/48
  11. 11. RoboCupDie 2D-Simulationsliga Gespielt wird auf RoboCup Soccer Simulator Server Spieler verbinden sich als Client ¨ Ubernimmt vollst¨ndige Simulation a Zwei Teams aus je 11 autonomen Spielern + Coach Jeder Spieler ist ein autonomer Software-AgentAgenten nach Russell & NorvigDefinitionAls Agent kann alles angesehen werden, was seine Umwelt durchSensoren wahrnimmt und durch Effektoren beeinflusst. Johannes Diemke Teamvorstellung TORF 10. November 2009 11/48
  12. 12. RoboCupRoboCup Soccer Simulator Simulator ist gem¨ß Client-Server-Architektur ein Server a Angebotener Dienst ist die Simulation: Verwaltung der Spieler und des Balls Simulation einfacher Physik Visuelle und auditive Wahrnehmung Simulation von Beschr¨nkungen (Verrauschen, partielle a Beobachtbarkeit) Spieler, Coach und Trainer melden sich an Kommunikation uber S-Expressions ¨ Verwendet wird das UDP/IP-Protokoll Johannes Diemke Teamvorstellung TORF 10. November 2009 12/48
  13. 13. ArbeitsumgebungKlassifikation der Arbeitsumgebung Erfolgt nach PEAS-Beschreibung (Russell & Norvig) Akronym f¨r Performance, Environment, Actuators, Sensors u Besteht aus: Beschreibung der Arbeitsumgebung UmgebungsklassifikationZiel Dient Ableitung erster Anforderungen an einen Software-Agenten Johannes Diemke Teamvorstellung TORF 10. November 2009 13/48
  14. 14. ArbeitsumgebungBeschreibung der Arbeitsumgebung Agententyp Leistungsbe- Umgebung Aktuatoren Sensoren wertung Spieler Stabilit¨t, Ge- a RoboCup Spielerkom- Sehen und schwindigkeit, Soccer Server mandos (dash, H¨ren o kongruentes turn, say, . . . ) Verhalten Trainer Stabilit¨t, Ge- a RoboCup change mode, Spielfeld¨ber- u schwindigkeit Soccer Server move, start, sicht (im Trainings- say, . . . modus) Coach Stabilit¨t, Ge- a RoboCup say, look, eyes, Spielfeld¨ber- u schwindigkeit Soccer Server team names, sicht ...(Quelle: Abschlußbericht PG TORF) Johannes Diemke Teamvorstellung TORF 10. November 2009 14/48
  15. 15. ArbeitsumgebungUmgebungsklassifikation Anhand folgender Eigenschaften: Vollst¨ndig vs. teilweise beobachtbar a Deterministisch vs. stochastisch Episodisch vs. sequentiell Statisch vs. dynamisch Diskret vs. stetig Einzelagenten vs. Multiagenten-Umgebung Erste Schl¨sse bzgl. der Anforderungen u Verwaltung eines inneren Zustandes (Weltmodell) Keine absoluten Aussagen uber Folgezust¨nde (Wahrscheinlichkeiten) ¨ a Vorausdenken Ver¨nderung der Umgebung w¨hrend der Entscheidungsfindung a a Johannes Diemke Teamvorstellung TORF 10. November 2009 15/48
  16. 16. AgentenSpieler als modellbasierter Reflex-Agent Teilweise Beobachtbarkeit macht Verwaltung eines Zustandes notwendig(Quelle: Russell & Norvig) Johannes Diemke Teamvorstellung TORF 10. November 2009 16/48
  17. 17. Vorarbeiten der PG TORFKomponentenmodell des Spieler-Agenten(Quelle: Abschlußbericht PG TORF) Johannes Diemke Teamvorstellung TORF 10. November 2009 17/48
  18. 18. Vorarbeiten der PG TORFDas Weltmodell(Quelle: Abschlußbericht PG TORF) Johannes Diemke Teamvorstellung TORF 10. November 2009 18/48
  19. 19. Das WeltmodellZweck Grundlage des Entscheidungsprozesses Besitzt Ist-Zustand und Dynamikwissen M¨glichst korrekte Abbildung der Arbeitsumgebung o Umgang mit verrauschten Daten Erfassung von: Objekten (Spieler, Ball, Flaggen, . . . ) Punktestand und Spielphase Johannes Diemke Teamvorstellung TORF 10. November 2009 19/48
  20. 20. Das WeltmodellBestimmung der eigenen Position Durch Winkel und Entfernungen der Flaggen Unterscheidung zweier F¨lle (a) und (b) a (a) Zwei Flaggen. (b) Eine Flagge.(Quelle: Abschlußbericht PG TORF) Johannes Diemke Teamvorstellung TORF 10. November 2009 20/48
  21. 21. Das WeltmodellBestimmung der eigenen Position (Forts.) Berechnete Positionen sind verf¨lscht a Sensordaten werden k¨nstlich verrauscht u(Quelle: Abschlußbericht PG TORF) Johannes Diemke Teamvorstellung TORF 10. November 2009 21/48
  22. 22. Das WeltmodellBestimmung der eigenen Position (Forts.) Verringerung der Verf¨lschung: a Bildung von Flaggenpaaren Sch¨tzung durch das [sic] Kalman-Filter a Sind keine Flaggen sichtbar: Bestimmung uber Dynamik des Kalman-Filters ¨ Johannes Diemke Teamvorstellung TORF 10. November 2009 22/48
  23. 23. Das WeltmodellGrafische Darstellung des Weltmodells(Quelle: Abschlußbericht PG TORF) Johannes Diemke Teamvorstellung TORF 10. November 2009 23/48
  24. 24. Vorarbeiten der PG TORFDer Planer(Quelle: Abschlußbericht PG TORF) Johannes Diemke Teamvorstellung TORF 10. November 2009 24/48
  25. 25. Der PlanerZweck Umsetzung des Entscheidungsprozesses Festlegen der Strategie und das Starten der Skills Hierarchischer Planer Ben¨tigt Planerdatenbank mit Dom¨nenwissen o a Zugriff auf das Weltmodell uber Literale ¨ Unterst¨tzung von Team-Skills u Johannes Diemke Teamvorstellung TORF 10. November 2009 25/48
  26. 26. Der PlanerDie Planer-Architektur Messages Com start Skill state (via literals) Planner Worldmodel push / status select method pop play soccer free kick offensiv defensive normal play set piece Database offensiv play soccer Stack(Quelle: Abschlußbericht PG TORF) Johannes Diemke Teamvorstellung TORF 10. November 2009 26/48
  27. 27. Der PlanerAuschnitt der Planerdatenbank BallPossessionHandling NearestToBall Negation of (NearestToBall) kick2GoalComplex NearestToBall Do Positioning, Offensive lookAround Negation of (NearestToBall) DoPositioningSkillParam LookAroundSkillParam NearestToBall intercept kickToGoal NearestToBall InterceptSkillParam Kick2PosSkillParam(Quelle: Abschlußbericht PG TORF) Johannes Diemke Teamvorstellung TORF 10. November 2009 27/48
  28. 28. Vorarbeiten der PG TORFSkills(Quelle: Abschlußbericht PG TORF) Johannes Diemke Teamvorstellung TORF 10. November 2009 28/48
  29. 29. SkillsZweck Realisierung grundlegender Fertigkeiten Verwaltung durch Skill-Manager Unterscheidung von zwei Arten Primitive Skills (kapseln S-Expressions) Komplexe Skills H¨ndische Implementierung nicht trivial a Einsatz von Lernverfahren bietet sich an Johannes Diemke Teamvorstellung TORF 10. November 2009 29/48
  30. 30. SkillsHierarchische Struktur der Skills package Data[ PlayerSkills] Player Skills receivePass dribble doPass doPositioning doKickOffFormatio CatchComplex findObjec kick2Pos stopBall ProbabilisticGoalie TurnHeadComplex intercept go2Pos lookAround followPath goalie teleport2Pos say kick dash catch turnBody changeView turnHead move(Quelle: Abschlußbericht PG TORF) Johannes Diemke Teamvorstellung TORF 10. November 2009 30/48
  31. 31. SkillsAktivit¨tsdiagramm f¨r den Go2Pos-Skill a u(Quelle: Abschlußbericht PG TORF) Johannes Diemke Teamvorstellung TORF 10. November 2009 31/48
  32. 32. Vorarbeiten der PG TORFKommunikation(Quelle: Abschlußbericht PG TORF) Johannes Diemke Teamvorstellung TORF 10. November 2009 32/48
  33. 33. KommunikationZweck Absprachen zwischen Spieler-Agenten (Taktiken auf Teamebene) Beispiel: Passspiel Spieler-Agent empf¨ngt nicht jede Nachricht: a Maximale Entfernung eingeschr¨nkte Nachrichtenl¨nge a a Vorgegebenes Alphabet Σ Erste Nachricht je Simulations-Zyklus Johannes Diemke Teamvorstellung TORF 10. November 2009 33/48
  34. 34. KommunikationImplementiertes Verfahren Einteilung in Cluster mit je einem Router Verwendung von Zeitmultiplexing (Vermeiden von Kollisionen)Problem Derzeit nicht vollst¨ndig funktionsf¨hig a aAufgabe Protokoll auf Korrektheit pr¨fen u Gegebenenfalls Alternativen entwerfen Johannes Diemke Teamvorstellung TORF 10. November 2009 34/48
  35. 35. Trainer- und Coach-FrameworkAufbau Trainer und Coach sind eine Applikation Gemeinsamkeiten: Message-Broker Weltmodell ControllerTrainer Nach Sternarchitektur aufgebaut Trainiert Spieler Austauschbare Lerntechniken (KI-Module) Laden von Spielsituationen im XML-Format Johannes Diemke Teamvorstellung TORF 10. November 2009 35/48
  36. 36. Trainer- und Coach-FrameworkSternarchitektur des Trainers(Quelle: Abschlußbericht PG TORF) Johannes Diemke Teamvorstellung TORF 10. November 2009 36/48
  37. 37. Trainer- und Coach-FrameworkGemeinsame Architektur von Trainer und Coach Architektur des Trainer-Agenten BasicCoach RCSS-Server WorldModel Controller Message- Broker Trainer-Agent Coach-Agent Learning- XML-Situation Player-Types … Technique Spieler-Agent Trainee/LT Datenfluss Vererbung(Quelle: Abschlußbericht PG TORF) -- Projektgruppe TORF – Universität Oldenburg • Fakultät II • Department für Informatik • Abteilung LLS  / Johannes Diemke Teamvorstellung TORF 10. November 2009 37/48
  38. 38. Trainer- und Coach-Framework activity Trainer[ Trainer ]Ablauf einer Trainingssession und des Trainings Bei LT MB verbinden WM verbinden LT laden init LT registrieren Clients Training Genug Clients Client Auf Clients verabschieden durchführen aufnehmen lauschen Lernergebnisse zu wenig Clients speichern LT abmelden aufräumen activity Trainer[ Training durchführen ] Lerntechnik Instruktionen Spieler Ergebnisse von starten an Spieler senden beobachten Spieler empfangen Training nicht beendet Training beendet Ergebnisse auswerten(Quelle: Abschlußbericht PG TORF) Johannes Diemke Teamvorstellung TORF 10. November 2009 38/48
  39. 39. Trainer- und Coach-FrameworkCoach Vergibt momentan nur Spielertypen 18 zuf¨llig generierte Spielertypen a Werden nach Zufallsprinzip vom RCSS zugewiesen Coach kann diese neu zuweisen Data-Mining f¨r optimale Heuristik (LogfileAnalysis) u Johannes Diemke Teamvorstellung TORF 10. November 2009 39/48
  40. 40. HilfsprogrammeTORF Strategy Tool Manuelle Erstellung der Planderdatenbank zu aufw¨ndig a Boost-Serialisierung (Metadaten) Umfang des Dom¨nenwissens entscheidend aIntention Komfortable Erstellung von Planerdatenbanken Visuelle Darstellung der Daten Schnelle Entwicklung mittels der NetBeans Platform 6.1 Anbindung an Planer uber das JNI mittels SWIG ¨ Johannes Diemke Teamvorstellung TORF 10. November 2009 40/48
  41. 41. HilfsprogrammeHauptfenster des TORF Strategy Tool(Quelle: Abschlußbericht PG TORF) Johannes Diemke Teamvorstellung TORF 10. November 2009 41/48
  42. 42. HilfsprogrammeProbleme Interoperabilit¨t zwischen Java und C++ a Aus der Verwendung von SWIG resultieren einige Probleme: Verlust von Polymorphie Speicherverwaltung (keine Destruktion auf C++-Seite) ...M¨gliche Probleml¨sung o o Entwurfsentscheidungen uberdenken ¨ Johannes Diemke Teamvorstellung TORF 10. November 2009 42/48
  43. 43. HilfsprogrammeLogfileAnalysis Sammlung von Python-Skripten Auswertung von Logdateien Enthalten kompletten Spielverlauf Offizielle Spiele ab dem Jahr 1997 verf¨gbar u Pr¨destiniert f¨r Analysezwecke mittels Data-Mining a u Johannes Diemke Teamvorstellung TORF 10. November 2009 43/48
  44. 44. HilfsprogrammeFeldabdeckungsanalyse(Quelle: Abschlußbericht PG TORF) Johannes Diemke Teamvorstellung TORF 10. November 2009 44/48
  45. 45. HilfsprogrammeTorschussanalyse(Quelle: Abschlußbericht PG TORF) Johannes Diemke Teamvorstellung TORF 10. November 2009 45/48
  46. 46. Vorarbeiten der PG TORFFazit Umfangreiche Vorarbeiten der PG TORF Handlungsumgebung sehr komplex Grobarchitektur ist gute Grundlage f¨r Erweiterungen u Leistungspotential des Planers besser aussch¨pfen o Fehlendes Dom¨nenwissen a Johannes Diemke Teamvorstellung TORF 10. November 2009 46/48
  47. 47. Vorarbeiten der PG TORFFazit (Forts.) Weitere Skills implementieren Nutzen von Lernverfahren Fertigstellung der Kommunikations-Komponente Erweitern des Trainer und Coach-Frameworks: KI-Module Umfangreichere Unterst¨tzung durch den Coach u TORF Strategy Tool Entwurfsentscheidungen uberdenken ¨ Probleme beseitigen Johannes Diemke Teamvorstellung TORF 10. November 2009 47/48
  48. 48. Literatur Universit¨t Oldenburg, Projektgruppe TORF a Team Oldenburger Robo-Fußball – Abschlussbericht https://torf.uni-oldenburg.de/ The RoboCup Federation RoboCup http://www.robocup.org/ Stuart Russell und Peter Norvig K¨nstliche Intelligenz: Ein moderner Ansatz u http://aima.cs.berkeley.edu/ IBM Corporation Deep Blue http://www.ibm.com/ Johannes Diemke Teamvorstellung TORF 10. November 2009 48/48

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