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Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Braitenberg Vehikel SoSe12
Kybernetik
Braitenberg Vehikel
29. 05. 2012
Mohamed Oubbati
Institut für Neuroinformatik
Tel.: (+49) 731 / 50 24153
mohamed.oubbati@uni-ulm.de
Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Braitenberg Vehikel SoSe12
Was ist Kybernetik?
agent
environment
Kybernetik ermöglicht, die Rückkopplung
in unterschiedlichen Systemen mit
denselben mathematischen Methoden zu
untersuchen.
Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Braitenberg Vehikel SoSe12
Was ist Kybernetik?
Die Vorgehensweise der Kybernetik ist
zuerst eine Modellierung des Phänomens.
Das Model soll, unter starker Vereinfachung,
das Verhalten des Phänomens abbilden.
agent
environment
Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Braitenberg Vehikel SoSe12
die "Vehikel" von Braitenberg sind Beispiele für
kybernetische Modelle, die mit relativ einfacher
Struktur Details im Verhalten von Phänomenen
widerspiegeln. environment
Vehikel
Motoren Sensoren
Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Braitenberg Vehikel SoSe12
Braitenberg Vehikel
Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Braitenberg Vehikel SoSe12
Prof. Valentino Braitenberg war ein
Hirnforscher, Kybernetiker und
Schriftsteller. Er war am Max-Planck
Institut für biologische Kybernetik in
Tübingen.
Er war Bekannt insbesondere durch sein Buch:
Vehicles – Experiments in Synthetic Psychologie,
1984 MIT Press
(1926 - 2011)
Valentino Braitenberg
Braitenberg Vehikel
Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Braitenberg Vehikel SoSe12
• Braitenberg Vehikel integrieren Sensoren, die
direkt an die Aktoren (z.B. Motoren) gekoppelt
sind.
• Die Sensoren melden externe Stimuli an die
Motoren, die damit bestimmte Reaktionen
(Wesen) auslösen.
Braitenberg Vehikel
Prinzip
Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Braitenberg Vehikel SoSe12
• Wesen 1: Streunen
• Wesen 2: Furcht und Aggression
• Wesen 3: Liebe
Wir betrachten die folgenden drei Wesen
Braitenberg Vehikel
Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Braitenberg Vehikel SoSe12
Wesen 1
Streunen
Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Braitenberg Vehikel SoSe12
Wesen 1: Streunen
Sensor
Motor
Physikalische Größe (Temperatur,
Lichtquele,…)
Je stärker der Sensor
stimuliert wird, desto
schneller dreht sich der
Motor.
Vehikel 1
+
Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Braitenberg Vehikel SoSe12
Wesen 2
Furcht und Aggression
Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Braitenberg Vehikel SoSe12
Dieses Vehikel besitzt zwei Motoren und zwei Sensoren. Wie
beim Vehikel 1 drehen die Motoren schneller bei höherer
Intensität der Sensorstimulation.
Wesen 2: Furcht und Aggression
+ +
Vehikel 2 (a)
+ +
Vehikel 2 (b)
Die Verknüpfungen zwischen Motoren und Sensoren sind bei
Vehikel 2 (a) und (b) unterschiedlich angelegt.
Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Braitenberg Vehikel SoSe12
Vehikel 2 (a)
Befindet sich eine Quelle gerade vor
dem Vehikel, steuert Vehikel 2(a)
direkt auf sie zu.
Befindet sich die Quelle auf der linken
oder rechten Seite des Vehikels, dreht
sich Vehikel 2(a) von ihr weg…
Vehikel 2(a) hat immer Angst vor der
Quelle
Quelle
+
+
+
+
Furcht
Aber diese Situaion kommt sehr sehr selten vor!
Wesen 2: Furcht und Aggression
Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Braitenberg Vehikel SoSe12
Befindet sich eine Quelle gerade vor
dem Vehikel, steuert Vehikel 2(b)
direkt auf sie zu.
Befindet sich die Quelle auf der linken
oder rechten Seite des Vehikels,
dreht sich Vehikel 2(b) zu ihr.
+
+
+
+
Vehikel 2 (b)
Aggression
Wesen 2: Furcht und Aggression
Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Braitenberg Vehikel SoSe12
+
+
+
+
Wesen 2: Furcht und Aggression
Beide Vehikel VERABSCHEUEN Quellen
- Vehikel 2 (a) versucht, Quellen zu vermeiden.
- Vehikel 2 (b) versucht, Quellen zu vernichten.
Vehikel 2 (a)
Vehikel 2 (b)
Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Braitenberg Vehikel SoSe12
Wesen 3
Liebe
Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Braitenberg Vehikel SoSe12
Dieses Vehikel besitzt auch zwei Motoren und zwei Sensoren. Aber bei
erhöhter Sensorstimulation nimmt die Geschwindigkeit der Motoren ab.
- -
--
Wesen 3: Liebe
Vehikel 3 (a) Vehikel 3 (b)
Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Braitenberg Vehikel SoSe12
Befindet sich eine Quelle gerade vor
dem Vehikel, nähert sich Vehikel 3(a)
der Quelle und stoppt.
Befindet sich die Quelle auf der linken
oder rechten Seite des Vehikels, nähert
sich Vehikel 3(a) der Quelle und blickt
sie an.
Quelle
-
-
-
-
Permanent Love
Wesen 3: Liebe
Vehikel 3 (a)
Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Braitenberg Vehikel SoSe12
Befindet sich eine Quelle gerade
vor dem Vehikel, nähert sich
Vehikel 3(b) die Quelle und schaut
sie.
Befindet sich die Quelle auf der linken oder
rechten Seite des Vehikels, nähert sich
Vehikel 3(b) die Quelle und schaut in die
entgegengesetzte Richtung…vielleicht
befindet sich eine andere stärkere Quelle in
der Umgebung (explorer)!
-
- -
-
diese Situaion kommt sehr sehr selten vor!
Exploration Love
Wesen 3: Liebe
Vehikel 3 (b)
Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Braitenberg Vehikel SoSe12
Wesen 3: Liebe
-
-
-
-
Beide Vehikel Lieben Quellen
Vehikel 3 (a)
Vehikel 3 (b)
- Vehikel 3 (a) nähert sich an der Quelle, kommt in ihrer Nähe zur Ruhe und
bleibt da stehen.
- Vehikel 3 (b) nähert sich an der Quelle, kommt in ihrer Nähe zur Ruhe
aber bleibt nicht lange da stehen.
Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Braitenberg Vehikel SoSe12
a possible application: identifying a gas source!
path of a Braitenberg-Vehicle
with crosssed connections
(“exploring love”).
(A. Lilienthal and T. Duckett, AASS, Örebro
University, Sweden. 2004)
Wesen 3: Liebe

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Mohamed Oubbati Braitenberg

  • 1. Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Braitenberg Vehikel SoSe12 Kybernetik Braitenberg Vehikel 29. 05. 2012 Mohamed Oubbati Institut für Neuroinformatik Tel.: (+49) 731 / 50 24153 mohamed.oubbati@uni-ulm.de
  • 2. Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Braitenberg Vehikel SoSe12 Was ist Kybernetik? agent environment Kybernetik ermöglicht, die Rückkopplung in unterschiedlichen Systemen mit denselben mathematischen Methoden zu untersuchen.
  • 3. Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Braitenberg Vehikel SoSe12 Was ist Kybernetik? Die Vorgehensweise der Kybernetik ist zuerst eine Modellierung des Phänomens. Das Model soll, unter starker Vereinfachung, das Verhalten des Phänomens abbilden. agent environment
  • 4. Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Braitenberg Vehikel SoSe12 die "Vehikel" von Braitenberg sind Beispiele für kybernetische Modelle, die mit relativ einfacher Struktur Details im Verhalten von Phänomenen widerspiegeln. environment Vehikel Motoren Sensoren
  • 5. Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Braitenberg Vehikel SoSe12 Braitenberg Vehikel
  • 6. Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Braitenberg Vehikel SoSe12 Prof. Valentino Braitenberg war ein Hirnforscher, Kybernetiker und Schriftsteller. Er war am Max-Planck Institut für biologische Kybernetik in Tübingen. Er war Bekannt insbesondere durch sein Buch: Vehicles – Experiments in Synthetic Psychologie, 1984 MIT Press (1926 - 2011) Valentino Braitenberg Braitenberg Vehikel
  • 7. Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Braitenberg Vehikel SoSe12 • Braitenberg Vehikel integrieren Sensoren, die direkt an die Aktoren (z.B. Motoren) gekoppelt sind. • Die Sensoren melden externe Stimuli an die Motoren, die damit bestimmte Reaktionen (Wesen) auslösen. Braitenberg Vehikel Prinzip
  • 8. Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Braitenberg Vehikel SoSe12 • Wesen 1: Streunen • Wesen 2: Furcht und Aggression • Wesen 3: Liebe Wir betrachten die folgenden drei Wesen Braitenberg Vehikel
  • 9. Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Braitenberg Vehikel SoSe12 Wesen 1 Streunen
  • 10. Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Braitenberg Vehikel SoSe12 Wesen 1: Streunen Sensor Motor Physikalische Größe (Temperatur, Lichtquele,…) Je stärker der Sensor stimuliert wird, desto schneller dreht sich der Motor. Vehikel 1 +
  • 11. Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Braitenberg Vehikel SoSe12 Wesen 2 Furcht und Aggression
  • 12. Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Braitenberg Vehikel SoSe12 Dieses Vehikel besitzt zwei Motoren und zwei Sensoren. Wie beim Vehikel 1 drehen die Motoren schneller bei höherer Intensität der Sensorstimulation. Wesen 2: Furcht und Aggression + + Vehikel 2 (a) + + Vehikel 2 (b) Die Verknüpfungen zwischen Motoren und Sensoren sind bei Vehikel 2 (a) und (b) unterschiedlich angelegt.
  • 13. Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Braitenberg Vehikel SoSe12 Vehikel 2 (a) Befindet sich eine Quelle gerade vor dem Vehikel, steuert Vehikel 2(a) direkt auf sie zu. Befindet sich die Quelle auf der linken oder rechten Seite des Vehikels, dreht sich Vehikel 2(a) von ihr weg… Vehikel 2(a) hat immer Angst vor der Quelle Quelle + + + + Furcht Aber diese Situaion kommt sehr sehr selten vor! Wesen 2: Furcht und Aggression
  • 14. Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Braitenberg Vehikel SoSe12 Befindet sich eine Quelle gerade vor dem Vehikel, steuert Vehikel 2(b) direkt auf sie zu. Befindet sich die Quelle auf der linken oder rechten Seite des Vehikels, dreht sich Vehikel 2(b) zu ihr. + + + + Vehikel 2 (b) Aggression Wesen 2: Furcht und Aggression
  • 15. Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Braitenberg Vehikel SoSe12 + + + + Wesen 2: Furcht und Aggression Beide Vehikel VERABSCHEUEN Quellen - Vehikel 2 (a) versucht, Quellen zu vermeiden. - Vehikel 2 (b) versucht, Quellen zu vernichten. Vehikel 2 (a) Vehikel 2 (b)
  • 16. Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Braitenberg Vehikel SoSe12 Wesen 3 Liebe
  • 17. Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Braitenberg Vehikel SoSe12 Dieses Vehikel besitzt auch zwei Motoren und zwei Sensoren. Aber bei erhöhter Sensorstimulation nimmt die Geschwindigkeit der Motoren ab. - - -- Wesen 3: Liebe Vehikel 3 (a) Vehikel 3 (b)
  • 18. Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Braitenberg Vehikel SoSe12 Befindet sich eine Quelle gerade vor dem Vehikel, nähert sich Vehikel 3(a) der Quelle und stoppt. Befindet sich die Quelle auf der linken oder rechten Seite des Vehikels, nähert sich Vehikel 3(a) der Quelle und blickt sie an. Quelle - - - - Permanent Love Wesen 3: Liebe Vehikel 3 (a)
  • 19. Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Braitenberg Vehikel SoSe12 Befindet sich eine Quelle gerade vor dem Vehikel, nähert sich Vehikel 3(b) die Quelle und schaut sie. Befindet sich die Quelle auf der linken oder rechten Seite des Vehikels, nähert sich Vehikel 3(b) die Quelle und schaut in die entgegengesetzte Richtung…vielleicht befindet sich eine andere stärkere Quelle in der Umgebung (explorer)! - - - - diese Situaion kommt sehr sehr selten vor! Exploration Love Wesen 3: Liebe Vehikel 3 (b)
  • 20. Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Braitenberg Vehikel SoSe12 Wesen 3: Liebe - - - - Beide Vehikel Lieben Quellen Vehikel 3 (a) Vehikel 3 (b) - Vehikel 3 (a) nähert sich an der Quelle, kommt in ihrer Nähe zur Ruhe und bleibt da stehen. - Vehikel 3 (b) nähert sich an der Quelle, kommt in ihrer Nähe zur Ruhe aber bleibt nicht lange da stehen.
  • 21. Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Braitenberg Vehikel SoSe12 a possible application: identifying a gas source! path of a Braitenberg-Vehicle with crosssed connections (“exploring love”). (A. Lilienthal and T. Duckett, AASS, Örebro University, Sweden. 2004) Wesen 3: Liebe