Yapay zekadan makale özeti
- Kısa
- Ayrıntılı
- Bu video, ODTÜ Bilgisayar Mühendisliği öğretim üyesi ve ODTÜ Römer Robotik ve Yapay Zeka Teknoloji Uygulama ve Araştırma Merkezi'nde kurucu müdürlüğünü yürüten Erol Şahin tarafından sunulan bir akademik eğitim içeriğidir. Konuşmacı, Emre Uğur Enler ile birlikte çalışmış ve robotik mühendisliği alanında çalışmalar yapmış bir akademisyendir.
- Video, robotik ve bilişsel bilimler arasındaki bağlantıları ele alarak başlıyor ve robotik sistemlerin temel bileşenlerini (algılama, modelleme, planlama ve uygulama) detaylı olarak açıklıyor. Daha sonra James J. Gibson'ın ekolojik psikoloji ve sağlamlık kavramının robotikteki uygulamaları, robotların kendi kendilerine öğrenme yeteneğinin geliştirilmesi ve ortamla etkileşimin önemi anlatılıyor. Video, soru-cevap bölümüyle sonlanıyor.
- Videoda ayrıca endüstriyel robotlar ve otonom araçlar gibi uygulamalar, optik akış, fords (ortamın sağladığı aksiyon potansiyelleri) ve sağlamlığın öğrenilmesi konuları örneklerle açıklanıyor. Robotların KINECT sensörü kullanarak ortamı algılayarak ve farklı nesnelerle etkileşimde bulunarak hareket planlaması yapabildikleri uygulamalar gösteriliyor. Ayrıca robotlarda duygusal davranışların nasıl programlanabileceği de tartışılan konular arasında.
- 00:04Sunuş ve Robotik Hakkında Genel Bilgi
- Erol Şahin, ODTÜ Bilgisayar Mühendisliği öğretim üyesi ve ODTÜ RÖMER Robotik ve Yapay Zeka Teknoloji Uygulama ve Araştırma Merkezi'nde kurucu müdürlüğünü yürütüyor.
- Robot, fiziksel olarak ortamla etkileşime girebilen ve genel olarak programlanabilen bir vücut olarak tanımlanabilir.
- Araçlar genellikle programlanamazken, otonom araçlar robotik alanına girer.
- 01:32İnsanlar ve Robotlar Arasındaki Benzerlikler ve Farklar
- İnsanlar doğal olarak fiziksel bir vücutla doğarken, yapay zeka genellikle bir vücuda sahip değildir.
- İnsanlar ve robotlar fiziksel özelliklerde benzerlik gösterirken, zeka gelişimi konusunda farklılık gösterir.
- İnsan zekası vücutla beraber gelişirken, yapay zeka vücuttan bağımsız olarak geliştirilir.
- 03:42Robotların Tasarımı ve Yetkinliklerinin Kazanılması
- Robotların yetkinliklerini kazandırmak için uzun bir mühendislik süreci gereklidir.
- Atlas gibi robotlar, yetkinliklerini kazanmak için yaklaşık iki yıl boyunca mühendisler tarafından programlanmıştır.
- Bu yöntem sürdürülebilir ve ölçeklenebilir değildir.
- 04:36Robotikteki Temel Bileşenler
- Robotlar değişik vücutlarda (insansı robotlar, robot kolları, dört bacaklı robotlar, dronlar, insansız su üstü araçlar) karşımıza çıkabilir.
- Robotların temel amacı dünyada bir görevi başarıyla yerine getirmektir.
- Bu süreç algılama, modelleme, planlama ve uygulama adımlarından oluşur.
- 06:12Algılama ve Sensörler
- Algılama, robotun kendi sensörleriyle dünyayı yorumlamasıdır.
- Sensörler, robota hem kendi vücudu hakkında hem de etrafındaki dünya hakkında bilgi verir.
- Sensörler iki gruba ayrılır: pasif sensörler (kamera, mikrofon) ve aktif sensörler (radar, flaşlı kamera, lidar).
- 09:27Modelleme
- Modelleme, robotun sensörlerinden alınan ham bilgileri dünya ile ilgili daha anlamlı bilgiler haline getirmektir.
- Örneğin, otonom araç piksel değerlerini alıp, hangi pikselin şeride, yola, binaya veya başka arabaya karşılık geldiğini çıkarması gerekir.
- Son yıllarda derin öğrenme yaklaşımıyla bu problem dar alanlarda kullanılabilecek bir seviyede çözülmeye başlandı.
- 11:35Robot Modelleme
- Robot modelleme, robotun kendisini modellemesini içerir; örneğin bir araç için tekerlek çapı, dingil mesafesi, hız ve direksiyon açısı gibi değerler kullanılarak robotun bir sonraki pozisyonunu hesaplaması gerekir.
- Bu hesaplama için robotun sensörlerinden direksiyon açısını ve tekerleklerin ne kadar döndüğünü bilmesi gerekiyor.
- Robot, bu bilgileri modele koyarak bir sonraki andaki pozisyonunu çıkarabilir.
- 13:56Robot Planlama
- Planlama, robotun bir noktadan hedefe varma sürecini içerir; start noktasından gol noktasına varmak için bir dizi komut oluşturmak gerekir.
- Bu dizi, direksiyon açıları ve sürelere göre bir yol izlemesini sağlar; örneğin "on derece sola kır, bir saniye ilerle, sonra otuz derece sağa kır, iki saniye ilerle" gibi.
- Eğer kinematik model doğruysa ve dünya ideal koşullarda olsaydı, bu dizi hedefe varmayı sağlayacaktır.
- 15:48Robot Uygulama
- Uygulama, robota yüksek seviyede komut vermek ve bunu motorlara ve direksiyon kontrolüne dönüştürmek anlamına gelir.
- Geri beslemeli sistemlerde, araç etrafındaki şeyleri algılayarak hedefe ulaşabilir.
- Endüstriyel robotlar, robotik dünyasının en eski uygulama alanlarından biridir ve birçok üründen bilgisayarlar ve çamaşır makineleri üretiminin kalitesini ve maliyetini etkiler.
- 17:52Endüstriyel Robotlar
- Endüstriyel robotlar, algılama kısmında sadece kendi durumlarını algılarlar; etraflarındaki insanları algılamazlar.
- Robot kollarında encoder sensörleri bulunur ve bunlar robotun eklemlerinin açılarını ölçer.
- Planlama kısmında, mühendisler önceden yörüngeleri programlar ve robotlar bu planı uygulayarak sürekli aynı işlemi yaparlar.
- 20:39Otonom Araçlar
- Otonom araçlar, hem kendilerini hem de ortamı algılarlar; tekerleklerin durumunu ve yolun üstündeki nesneleri tespit ederler.
- Modelleme kısmında araç hem kendini hem de ortamı modeller; ancak tekerlek sorunları gibi durumlarda modelleme bozulabilir.
- Otonom araçlar, navigasyon cihazları gibi a noktasından b noktasına gitme planını otomatik olarak oluşturur ve uygular.
- 22:32Gelişimsel Robotik ve İnsan Gelişimi
- Gelişimsel robotik, robotların zeka ve yetenek seviyemize ulaşabilmesi için algılama, karar verme ve uygulama süreçlerini kapsayan bir alt alandır.
- Mevcut robotlar, Atlas gibi etkileyici performans gösterse de, bunların arkasında yıllarca mühendislik emeği ve deneyler vardır; ancak bu robotlar ortam değişikliklerine karşı adaptif olamaz ve ölçeklenebilir değildir.
- İnsanlar doğduğunda zavallı yaratıklar olarak başlar, ancak vücutları ile bilişsel yetenekleri birlikte gelişir; örneğin 2-3 yaşına kadar yürüyebilme yeteneği geliştirirler.
- 25:24İnsan Gelişiminin Robotlara Uygulanması
- Bebekler yürüme öğrenirken kısa bacakları sayesinde düşme riski daha azdır ve bu, öğrenme sürecini kolaylaştırır.
- Gelişimsel psikoloji, bir çocuğun otonom olarak yetenekleri kazanmasını sağlayan mekanizmaları ve ortamın bu yeteneklere nasıl katkı sağladığını araştırır.
- Bebekler doğduğunda bazı reflekslerle gelirler (tutma, emme refleksi gibi), ancak zaman içinde doğal bir öğrenme süreciyle yeni yetenekler edinirler.
- 30:47Bilişsel Robotik ve Eforance Kavramı
- Bilişsel robotikte, Jean Piaget ve Gibson'ın teorileri önemli bir yere sahiptir; çocuklar reflekslerle doğup etkileşimlerle yeteneklerini keşfedip hedeflere uygun kontrollü hareketler yaparlar.
- Eforance (sağlamlık) kavramı, James J. Gibson tarafından geliştirilmiş ve ekolojik psikoloji alanında önemli bir yer tutar.
- Eforance, ortamın organizmaya sunduğu değerleri doğrudan algılama ve bu değerleri aksiyon potansiyeline dönüştürme kabiliyetini ifade eder.
- 35:51Robotik ve Sosyal Bilimler Arasındaki Fark
- Robotik dünyasındaki kişiler fiziksel olarak bir şeyi yapıp robotun üzerine çalıştırması gerektiğinden, havada uçuşan kavramları çok sevmiyorlar.
- Sosyal bilimcilerin ruh gibi kavramları ele alırken, robotikçiler bunları nasıl robotta uygulayabileceklerini düşünmek zorunda kalıyorlar.
- Gibson'ın sağlamlık kavramı zaman içinde değişmiş, farklı insanlar farklı yorumlar yapmış ve bu kavram değişik yönlerinden yakalanmış.
- 37:18Sağlamlık Kavramının Temel Özellikleri
- Sağlamlık, nesnelerin bir ortamda hayvana veya insana sağladığı potansiyel aksiyonları ifade eder.
- Sağlamlığın doğrudan organizma tarafından algılanması gerekir ve jenerik bir algılamaya karşıdır.
- Gibson'ın optik akış (optical flow) teorisi, ortamın algılanmasında detaylı bir model değil, hareket için gerekli olanları çıkaran bir algılama sistemi olduğunu vurgular.
- 38:03Optik Akış ve Pilot Algısı
- Optik akış, arabada giderken karşıya bakıldığında görülen sağ ve solunun aktığını gösteren bir kavramdır.
- Gibson, pilotların iniş sırasında jenerik nesneleri değil, optik akışı algılayarak uçağı yönlendirdiklerini iddia etmiştir.
- Pilotlar, uzakta bulunan nesnelerin detaylarını değil, optik akışın nasıl hareket ettiğiyle ilgilenir ve bu bilgiyi kullanarak uçağı kontrol ederler.
- 40:27Affordance Teorisi ve Vücut İlişkisi
- Affordance (sağlamlık) teorisi, ortamın vücutla doğrudan ilişkili bir şekilde algılanmasını vurgular.
- Warren'ın merdiven deneyinde, insanların bacak uzunluklarıyla çıkabilecekleri merdiven yükseklikleri arasında bir altın oran olduğu gösterilmiştir.
- İnsanlar ortamı jenerik olarak değil, kendi vücut yetenekleriyle doğrudan ilişkili olarak algılarlar; örneğin kapıları omuz genişliğine göre geçilebilirlik açısından değerlendirirler.
- 42:37Affordance'ın Öğrenimi ve Uygulamaları
- Gibson'ın eşi ve diğer araştırmacılar, affordance'ın nasıl öğrenildiğine dair birçok çalışma yapmıştır.
- Öğrenme sürecinde her şey genel olarak öğrenilmez, sadece belli bir aksiyon potansiyelini sağlayan nesnelerin invarial properties (değişmez özellikler) öğrenilir.
- Affordance kavramı bilişsel sistemler, nörofizyoloji, insan-robot etkileşimi ve tasarım alanlarında kabul görmüştür.
- 44:04Farklı Organizmaların Aynı Nesneyi Algılama
- Aynı taş, insan için atılabilen veya alet olarak kullanılabilen bir nesne olarak algılanırken, fare için saklanabilecek veya tırmanılabilcek bir yer olarak görülür.
- Kedi aynı taşı, arkasında bir şey saklanabileceği veya bir fare bulabileceği bir ortam olarak algılar.
- Affordance, insanların ortam ve ajan (organizma) arasındaki ilişkileri anlamalarını sağlar ve farklı perspektiflerden gözlemlenebilir.
- 45:25Etkileşim ve Genelleme
- Liftability (kaldırılabilirlik) kavramı, robot ve ortam arasındaki ilişkiyi tanımlar; bir robot bir kutuyu kaldırabilir ve kaldırma etkisi yaratabilir.
- Etkileşim üçlü bir yapıda öğrenilir: ortamdaki nesne, robotun davranışları ve sonucunda oluşan etki.
- Farklı nesnelerle yapılan etkileşimlerden genelleme yapılabilir; örneğin farklı renk ve kalınlıkta sopalarla muzun düşürülmesi durumunda, sopanın uzunluğu ve tutulabilir olması önemli özelliklerdir.
- 48:34Robotların Etkileşim Öğrenimi
- Robotlar kinect sensörü kullanarak range image verileri alır ve ortamı algılar; her görüntüden yaklaşık 30 bin farklı özellik çıkarır.
- Robotlar farklı nesnelerle (küp, silindir, küre) etkileşim kurarak hangi hareketlerin hangi durumlarda yapılabileceğini öğrenir.
- Robotlar sadece görüntüdeki önemli pikselleri analiz ederek (ileri gitmek için ortadaki, sağa dönme için sağdaki) hangi hareketlerin yapılabileceğini belirler.
- 51:46Robotların Gerçek Ortamda Uygulanması
- Robotlar öğrenilen nesneleri (küre, silindir, kutu) gerçek mobilyalarla ilişkilendirebilir ve bunları kullanarak hareket edebilir.
- Robotlar ortamda hangi hareketlerin yapılabileceğini algılayabilir; örneğin sandalye olduğu yerde ileri gidebilir veya sağa gidebilir.
- Robotlar silindir ve top gibi nesneleri kullanarak hareket edebilir, silindirin yuvarlanacağı veya topa denk ittirerek ilerleyebilir.
- 52:51Dil ve Etkileşim İlişkisi
- Liftability kavramı dildeki isim ve sıfatlarla ilişkilendirilebilir; örneğin "kaldırmak" kavramı çok muğlak olabilir.
- Robotlar etkileşim sonucunda nesnelerin özellikleri (kısa mı, ince mi) hakkında bilgi edinebilir ve bunlara isim verebilir.
- Öğrenilen sağlarlıklar (liftabilities) kullanılarak farklı planlamalar yapılabilir; örneğin bir nesneyi hedefe çekmek için sağa ittirip sonra ileri ittirme yapabilir.
- 56:34Hareket Yeteneklerinin Algıya Etkisi
- Hareket yetenekleri kişinin dünyayı algılamasını doğrudan değiştirir, bu kavram sağlarlık olarak adlandırılır.
- Küçük çocuklar havaalanında şeritlerin içine gitmeye çalışırken, çocuklar şeritleri engel olarak görmez ve altından geçerler.
- İnsanın dünyayla etkileşim yetenekleri ve algılaması doğrudan değiştirilir, örneğin Eskimolar için karın ve rüzgarın farklı tipleri vardır.
- 58:11Hareket Hızı ve Optik Akış
- Hareket hızı optik akışı etkiler, hızlı giderken optik akış daha hızlı akar.
- Koridor veya yoldan geçerken, optik akışın sıfır olduğu yer hedef nokta olabilir ve sağda ve soldaki optik akışı dengelemeye çalışabilirsiniz.
- Bu kontrol stratejisi oldukça sağlam bir yöntem oluşturur.
- 58:43Robotlara Sözlü Komutlar
- İnsanın sözlü komutları doğal olarak muğlak olabilir, örneğin "sağdan sola dön" veya "oradaki elmayı al" gibi komutlar duruma bağlı olarak çözülebilir.
- "Ortalığı toparla" gibi komutlar, durum bilgisine bağlı olarak farklı anlamlara gelebilir.
- Robotlara sözlü komutlar vermek için durum bilgisini bilmek gerekir, ancak bu konuda robotlar henüz gerçek dünyadan oldukça uzakta.
- 58:52Duygular ve Robotlar
- Duygular, pekiştirmeli öğrenmede bir değer kavramıdır; yaptığınız şeyin iyi mi kötü mü olduğunu belirler.
- İnsanlar vücutlarından duyguları alır, örneğin acı duygusu bir şeyin iyi olmadığını gösterir.
- Robotlarda duygular, bir hareketin sonucunda verilen ödül veya ceza olarak ifade edilir, ancak robotların duygularının olup olmadığına dair test yapmak zor olabilir.