REPORT (Primaria) Teoria e metodologia del movimento umano prof. ssa Eleonora Bilotta

1. REPORT (Primaria) Teoria e metodologia del movimento umanoprof. ssa Eleonora Bilotta Studenti:Laura Gatto, Matr. 143592 Elena Bomparola, Matr. 142646 Rosangela Barletta, Matr. 143617 Manuela De Rosa, Matr. 143606

2. Ipotesi di lavoro • intervenendo sulla struttura cognitiva di un robotquesto riesca ad adattarsi meglio ad un certo ambiente e ad esplorare più spazio possibile riconoscendo la presenza di eventuali ostacoli.

3. Compito dell’esperimento • Data l’esistenza di un certo ambiente quale robot si adatta meglio? Ambiente T

4. Impostazione dell’esperimento • Scelta robot: • Tra i robot messi a disposizione da Brainfarm abbiamo scelto quelli con caratteristiche strutturali molto differenti: Khepera e Maxrobot per osservare se il loro comportamento, inseriti in uno stesso ambiente, presentasse delle diversità. • Non abbiamo considerato i robot Epuck e NXT in quanto molto simili a Khepera

5. Caratteristiche robot: • Nei primi esperimenti abbiamo agito sulla struttura cognitiva: abbiamo deciso di aggiungere alle caratteristiche di base un neurone interno • Khepera(2 output neurons, 1 internal neurons, 3 infrared sensors, 1 ground sensors, 0 camera sensors) • MAXRobot(2 output neurons, 1 internal neurons, 3 infrared sensors, 0 ground sensors, 3 camera sensors)

6. Dati di impostazione dell’evoluzione • Scegliamo come modalità di addestramento il parametro evoluzione • Gli esperimenti saranno impostati con i seguenti parametri: • Abilità:esplorazione • Genitori: 3 • Figli: 3 • Generazioni: 100 • Lunghezza vita:100 • Mutazione genetica: bassa

7. Esperimento 1-4 • Dal grafico emerge che i robot Khepera3 e Khepera4 hanno dimostrato maggiori capacità adattative all’ambiente. • In particolare Khepera3 ha mostrato dei miglioramenti leggermente più alti di Khepera4. • Ipotizziamo che sia dovuto alla struttura cognitiva: avendo Khepera una struttura fisica molto semplice la presenza di quattro neuroni rallenta la capacità di reazione mentre al contrario la presenza di tre neuroni garantisce una risposta più veloce e più accurata rispetto a due neuroni o un neurone, su cui convoglierebbero troppe informazioni.

8. Esperimento 5-8 • Questo grafico conferma una migliore prestazione di Maxrobot4 relativa a questo tipo di ambiente • Ipotizziamo che:è più performativo rispetto a Maxrobot 1-2-3 per le stesse motivazioni sopra espresse.

9. Successivi esperimenti • Modifica apportata alla simulazione: • Per i successivi esperimenti abbiamo deciso di modificare un parametro di evoluzione e cioè la mutazione geneticaimpostandola con la modalità Alta. • Motivazione della modifica: • In questo modo il valore dei geni trasmessi dai robot genitori ai robot figli varia con una probabilità alta e le generazioni filiali si allontaneranno di molto dal genotipo dei genitori per cui parte delle informazioni sull’ambiente che questi trasmettono si perde. • Cosa vogliamo verificare? • Abbiamo scelto di testare Khepera1 e Khepera4 e Maxrobot1 e Maxrobot4, esattamente i “migliori” e i “peggiori” delle prove precedenti per verificare se in queste mutate condizioni i risultati che hanno rispettivamente conseguito nelle prove precedenti verranno confermati o meno.

10. Esperimento 9-12 • Osservazioni:dal grafico emerge che Khepera4-alto e MaxRobot4-alto mostrano delle performance peggiori rispetto a Khepera4-basso e MaxRobot4-basso. • Ipotizziamo che:Tale peggioramento sia dovuto ad una perdita di informazioni sull’ambiente nella trasmissione da padre a figlio a causa dell’alta variabilità genetica.

11. Successivi esperimenti • Modifica apportata alla simulazione: • Proseguendo nella nostra ricerca abbiamo apportato un'altra modifica alla simulazione, abbiamo pensato di cambiare il parametro di evoluzione lunghezza vitada 100a 1000. Abbiamo testato con mutazione genetica “bassa” • Motivazione modifica: • Aumentare il tempo a disposizione dei robot per esplorare l’ambiente • Cosa vogliamo verificare ?: • Con queste modifiche vogliamo osservare se le performance dei robot utilizzati nei precedenti test subiscano delle modifiche.

12. Esperimento 13-16 • Osservazioni:quest’ultimo grafico conferma i risultati conseguiti precedentemente da Khepera3, Khepera4 e Maxrobot4 • Ipotizziamo che: questi tre robot sono i più adatti e abili ad esplorare l’ambiente che li circonda

13. Conclusioni • Tesi:Agendo sulla struttura cognitiva possiamo modificare il comportamento di un robot per renderlo “adattabile” ad un certo ambiente.

14. Conclusioni • Ad una struttura fisica corrisponde una struttura cognitiva che rende i robot più performativi: i neuroni interni devono essere presenti in un numero tale che permetta una risposta adattativa abbastanza veloce ma non approssimativa.

15. Conclusioni • Nel caso dei robot Khepera e Maxrobotinseriti nell’ambiente da noi creato, la struttura cognitiva ideale si è dimostrata di 3 neuroni interni nel primo e di 4 neuroni interni nel secondo. Tali risultati sono confermati anche modificando alcuni parametri evoluzionistici come la “mutazione genetica” e la “lunghezza vita”.

16. Note: • Indicare il/i problema/i incontrati:Il gruppo ha manifestato delle difficoltà iniziali dovute ad una non conoscenza della robotica, del software “brainfarm” ma anche del programma “excel • Quale soluzione è stata adottata? Per superare tali difficoltà si è fatto ricorso alle slide fornite dalla docente durante il corso e alle risorse presenti in rete • Quante volte è stato necessario modificare la simulazione e i parametri di evoluzione per raggiungere l’obiettivo? Per raggiungere l’obiettivo e confermare l’ ipotesi di partenza sono state necessarie in totale sedici test durante i quali i parametri di evoluzione sono stati modificati tre volte • Indicare le modalità di lavoro adottate nel lavoro di gruppo Per affrontare il lavoro è stata scelta una modalità collaborativa, ognuna di noi ha fornito il suo personale contributo.