Wissenschaftler fanden einen Algorithmus auf alle von uns in Sheeple zu verwandeln


Der Schäferhund ist wirklich ein Superheld. Irgendwie gelingt es eine Gruppe von unkooperativen Schafe in eine bestimmte Richtung bewegen zu überzeugen. Es klingt einfach, aber es ist nicht so einfach wie es klingt. Was der Schäferhund scheint, intuitiv zu tun hat Mathematiker verblüfft.

Die meisten Versuche, optimale Sheepdog Verhalten zu verstehen beginnen aus theoretischer Sicht in dem ein Algorithmus vordefinierten ist. Computermodelle sind entworfen, in denen jeder einzelne innerhalb einer Herde bewegt sich nach einfachen Regeln der Anziehung (zueinander) und Abstoßung (von einem Hirten), stammen aus Studien des kollektiven Verhalten der Tiere, während die Hirten einen anderen Satz von Anweisungen bekommt.

In einem solchen Algorithmus fegt der Hirten hin und her hinter der Herde, stieß es langsam in Richtung des gewünschten Ziels. Das scheint wie eine vernünftige Strategie, denn das ist, was Schäferhunde aussehen, wie sie tun. Und diese Art von Strategie arbeiten, aber nur für Herden mit weniger als 40 Personen. Größer, und es ist zu einfach für die Herde in Untergruppen, zum führen zu brechen.

Aber einen einzigen wirklichen Leben Schäferhund kann mühelos bewegen mehr als 80 Personen, sowohl in alltäglichen Arbeitssituationen herding Wettbewerbe. "Also, was machst die Schäferhunde, dass die Hirten [EDV] Agent (oder die Beflockung Agenten) nicht?" Das ist, was Andrew J. King fragte sich eine Gruppe von schwedischen und britischen Forschern geleitet.

Natur wird einen Weg finden.

Des Königs Ansatz war einzigartig, da begann er mit grundlegenden Tierverhalten Beobachtungen, anstatt mit theoretischen Annahmen. Seine Forschungsgruppe eine Herde von 46 drei-jährige weibliche Merino-Schafe mit kleinen Rucksäcke mit GPS-Sender ausgestattet. Der Schäferhund bekam eine ausgebildete weibliche Australischer Kelpie – eine funktionierende Hofhund – auch einen GPS-Tracker. Für jeden Versuch war der Hund einfach mündlich angewiesen, das Schaf, das Tor von Feldinhalten 5-Hektar (12,3) bewegen.

Dann abgeleitet die Forscher anhand von Daten aus dem GPS-Tracker, ein mathematisches Modell beschreibt die Regeln für die Bewegung der computerisierten Schafe und ein computergestütztes Hirte.

Sie fanden heraus, dass Schäferhunde nur zwei einfache Regeln verwenden: Wenn die Schafe zerstreut sind, verschiebt sie sie zusammen. Sie nannten diese sammeln. Wenn die Schafe bereits aggregiert werden, bewegt sie sie nach vorne. Das nennt man fahren. Wenn ein Schaf zu weit weg von der Gruppe Mitte verirrt, verschiebt sich der Hund von der Fahrt zu sammeln. Sobald das Schaf nahe genug, um den Rest der Herde ist, verschiebt sich der Hund von der Erhebung zu fahren.

"Bei jedem Zeitschritt im Modell, der Hund entscheidet, ob die Herde geschlossene genug ist oder nicht. Wenn nicht zusammenhängende, das würde es machen zusammenhängende, aber wenn es bereits geschlossene wird der Hund die Herde in Richtung des Ziels schieben", sagte Hauptautor der Studie, Daniel Strömbom in einer Erklärung.

König erklärt, dass sie begannen, indem Sie denken, über welche der Hund tatsächlich sehen konnte, wie sie ihr Modell entwickelt. "Es sieht im Grunde weiße, flauschige Dinge vor sich." Wenn die Hunde sieht Lücken zwischen den Schafen oder die Abstände größer immer werden, der Hund muss sie zusammen zu bringen,"sagte er. Hunde, haben nicht immerhin eine Vogelperspektive der Herde.

Durch Aussehen alleine ist das Verhalten des Hundes sehr ähnlich zu fegen hin und her der früheren Bemühungen, den Hirten Algorithmus zu verstehen. Aber ausgehend vom tatsächlichen Verhalten der Tiere, eher als ein theoretisches Modell, King und seine Kollegen konnten die Regeln genauer zu definieren, die das Verhalten des Hundes führen, was in EDV Hirten, die, wie Schäferhunde, Gruppen von mehr als 100 Individuen zu hüten. Das heißt, produzieren ihre Algorithmen Hirten, die mehr wie tatsächliche Schäferhunde zu handeln.

Vergleichen Sie das Verhalten der digitalen Hund und Schafe auf der rechten Seite im Video unten, mit dem Verhalten der tatsächlichen Hund und Schafe auf der linken Seite zu sehen, wie die Forscher Algorithmus echte Tierverhalten widerspiegelt.

Einerseits begrüße ich unsere Roboter Overlords

Der Schäferhund Code knacken ist nicht nur eine Übung im Verhalten der Tiere zu verstehen. Die Forscher glauben, dass ein effektiver, effizienteres mathematisches Modell für Hirten wichtige Implikationen für die Robotik hat. Einige offensichtlicheren Anwendungen des Algorithmus sind für Roboter-assistierte Hüten von Tieren oder zur Haltung von Tieren von sensiblen Bereichen wie Flughäfen. Aber König betont, "wir nie gesagt wollten wir Schäferhunde durch Roboter ersetzen!" Dies wäre nützlich statt wo ein lebender Hund unpraktisch oder nicht wünschenswert wäre.

Interessanter ist die Vorstellung, dass Gruppen von Robotern durch eine zusätzliche Roboter geweidet werden könnte. Anstatt implementieren Anweisungen innerhalb jeder Roboter, eine Gruppe zu einem Ziel, "eine einfache Alternative," führen die Forscher schreiben, "besteht darin, solche Gruppen... Hirt wäre dies besonders nützlich zur Führung Roboter zurück zum Ausgangspunkt nach Abschluss einige Aufgabe."

Sie schlagen auch, dass ihre Schäferhund abgeleitet sammeln am Steuer Algorithmus nützlich für Multi-Robot-Systeme entwickelt wäre, um marine Ölverschmutzungen bereinigen und Überläufe an der weiteren Ausbreitung zu enthalten.

Zu guter Letzt vermuten König und seine Gruppe, dass der Schäferhund Algorithmus ungeheuer nützlich für menschliche Massenkontrolle, vor allem in Situationen beweisen würde, in denen Gruppen von Menschen haben wenig Informationen oder geeignet sind, das Verhalten anderer zu imitieren. "Dies ist besonders häufig, wo die Sicht ist schlecht, und Menschen müssen aus einem verrauchten Raum zu entkommen," sagen sie. Es scheint auch ganz allgemein für Notfallsituationen, in denen Menschen effizient entfernt einige Gefährdung oder Gefahr gefahren werden müssen: Sprengkörper, Shooter, gas-Lecks. "In solchen Situationen, es kann möglich sein, die Bewegungen der Menschen zu den Ausgängen mit Hilfe eines Roboters Hirten der Herde" sie hinzufügen.

[Journal of the Royal Society: Schnittstelle]

Header-Bild: eine Herde von Schafen, Copyright S. Hailes aus der Vogelperspektive. Mit freundlicher Genehmigung verwendet.

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