چکیده:

مسابقات روبوکاپ که هرساله در سرتاسر جهان برگزار می شود یکی از کارآمدترین چالش های جهانی در زمینه هوش مصنوعی و رباتیک به شمار می رود. در میان لیگ های متفاوت موجود در این مسابقات، لیگ شبیه سازی[1] فارغ از محیط فیزیکی بیشتر به جنبه های هوش مصنوعی و همینطور برنامه نویسی چند عامله[2] و ایجاد ارتباط میان این عامل ها می پردازد.

این رساله به طراحی سیستمی می پردازد که به طور کلی یک مسابقه فوتبال را به عنوان ورودی دریافت می کند وآنگاه به تجزیه و تحلیل بازی می پردازد که شامل عملیات آماری، تعیین ساختارهای تاکتیکی تیم ها، گزارشگر متنی و صوتی، ابزار اشکال زدایی و تمرین دهنده، ارتباط مستقیم با سرویس دهنده و پخش مسابقه به صورت online می باشد. تمامی این اعمال در یک محیط گرافیکی به صورت دو و سه بعدی انجام می پذیرد.

طراحی و پیاده سازی عامل هوشمند در محیط شبیه سازی فوتبال روبوکاپ

طراحی و پیاده سازی عامل هوشمند در محیط شبیه سازی فوتبال روبوکاپ

فهرست مطالب

   
   
فصل اول: درآمدی کلی برمسابقات روبوکاپ 1
1-1 مقدمه 2
2-1 تاریخچه 5
3-1 اهداف روبوکاپ 7
4-1 بخش های اصلی روبوکاپ 8
1-4-1 RoboCup Junior 9
2-4-1 RoboCup Rescue 13
3-4-1 RoboCup Soccer 15
فصل دوم: مسابقات لیگ شبیه سازی 21
1-2 آشنایی 22
2-2 Soccer Server چیست 23
3-2 اجزای تشکیل دهنده شبیه ساز 24
1-3-2 سرویس دهنده 24
2-3-2 نمایشگر 25
3-3-2 Log Player 26
4-3-2 سرویس گیرنده نمایشی 26
4-2 قوانین بازی 27
1-4-2 قوانینی که توسط داور خودکار اعمال می شوند 27
2-4-2 قوانینی که توسط داور انسانی اعمال می شوند 29
5-2 لیگ شبیه سازی 31
1-5-2 بخش های مختلف لیگ شبیه سازی 31
2-5-2 مسابقات آزاد جهانی 32
3-5-2 نتایج تیم های ایرانی 33
4-5-2 مسابقات تیم 34
5-5-2 مسابقات مربی گری 36
6-5-2 مسابقات اجرای طرح 38
فصل سوم: معرفی ساختار نرم افزار ITT 41
1-3 معرفی 42
2-3 هسته اصلی سیستم 44
1-2-3 نحوه اکتساب اطلاعات 45
2-2-3 زیرساخت های گرافیکی 47
3-2-3 عملکرد امکانات سیستم 49
فصل چهارم: ابزار ITT 61
1-4 ابزار موجود 62
1-1-4 ابزار بزرگنمایی 62
2-1-4 ابزار تجزیه و تحلیل بازی 65
3-1-4 ابزار گزارشگری متنی و صوتی 72
4-1-4 ابزار نمایش اطلاعات بازیکنان نامتجانس 74
5-1-4 ابزار تشخیص آرایش تیم 76
6-1-4 ابزار نقشه حضور بازیکنان 78
فصل پنجم: اشکال زدا و تمرین دهنده 82
1-5 پیش درآمد 83
1-1-5 مدل جهانی 83
2-1-5 دستورات کنترلی 84
2-5 اشکال زدا 85
1-2-5 تعریف و علت اشکال زدایی 85
2-2-5 چگونگی اشکال زدایی 87
3-2-5 اشکال زدای سیستم ITT 88
3-5 تمرین دهنده 90
1-3-5 دستورات تمرین دهنده 92
2-3-5 تمرین دهنده پیشرفته 95
مراجع و منابع 103

-1 مقدمه:

 

یکی از مهمترین زمینه های تحقیقاتی درعلوم کامپیوتر، هوش مصنوعی بوده است. این زمینه همیشه با فراز و نشیب های فراوان و دوران طلایی و رکود مختلفی رودررو بوده است. اصولاً تعریف هوش در انسان امر مبهمی بوده است و وقتی این موضوع به ماشین نسبت داده شد، ابهامات بیش از پیش پدید آمده است. اینکه بحث هوش و انجام اعمالی که نشان می دهند که موجود هوشمند است به شدت نسبی بوده است و به عوامل مختلفی بستگی پیدا می کند و حال اینکه یک عامل غیر زنده باید چه کند تا هوشمند تلقی شود جای بحث فراوان دارد. به عنوان مثال وقتی بچه کوچکی که معنای جمع و اعداد را نمی داند بتواند جواب 2+2 را پیدا کند “شاید” هوشمند تلقی شود در حالی که یک این امر در انسان بالغ نشانه هوش نیست. حال یک ماشین را در حد چه موجودی باید سنجید تا بتوان آنرا دارای هوش دانست. مسلماً یک کامپیوتر می تواند عملیات پیچیده ریاضی که هیچ انسانی قادر به انجام آن نیست را سریعاً انجام دهد. اما آیا به این علت می توان هوش را به آن نسبت داد.

 

نکته دیگر هدف نهایی هوش مصنوعی است. آیا ما به دنبال ساخت ماشینی می گردیم که توانایی های یک انسان را داراست و یا حتی از خطاهای انسانی نیز مبراست و ایده آل ترین موجود می باشد.

 

با این مختصر توضیح به اینجا می رسیم که حال برای ساخت موجودات غیر زنده هوشمند چه راهی را پیش باید گرفت. قاعدتاً برای رهایی از ابهامات موجود می بایست بستر خاصی را در نظر گرفت و یک دامنه[1] برای یک مساله مشخص را تعریف نمود و همینطور هدف غایی مساله را مشخص نمود تا نهایتاً بتوان تلاش برای حل مساله را سازماندهی نمود. همانند دیگر مسائل موجود در علم این کار از طریق مدلسازی انجام می گیرد.

 

انسانها همواره برای شناخت و بررسی محیط اطراف خود مدلهایی را از این محیط طراحی کرده اند و با این کار عملاً کلیات موضوع مواجه با آن را در یک شکل ساده مختصرسازی نموده اند. ما اصولا مجبوریم برای ساده سازی مسائل آنها را محدود کنیم و در شرایط خاص آنها را بررسی نماییم تا در انتها بتوانیم به تدریج آن را گسترش داده و به مسائل واقعی تعمیم دهیم. در زمینه هوش مصنوعی نیز مسائل اکثر به این ترتیب ساده سازی شده اند و در نتیجه بسترهای متفاوتی برای به مبارزه طلبیدن انسان ها به وجود آمده اند.

 

از معروف ترین بسترهای موجود در هوش مصنوعی، ساخت یک شطرنج باز ماشینی بوده است که در حد یک انسان بازی کند و بتواند انسان را شکست دهد. این مساله از اوایل ساخت کامپیوتر از جالب ترین چالش های موجود در هوش مصنوعی به شمار می رفته است و نهایتاً با انجام پروژه Deep Blue و شکست انسان در سال 1997 در واقع به پایان دوره خود رسید.[2]

 

شطرنج به عنوان یک صورت مساله به عنوان بستر تحقیق هوش مصنوعی بسیار کوچکتر و ساده تر از مسائل واقعی بود که این علم با آنان مواجه بود. شاید بتوان این بازی را ساده ترین حالت مسائل تعریف شده توسط هوش مصنوعی دانست زیرا که محیط این مساله یک محیط قابل دسترس[3] ، قطعی[4]، ایستا[5] و گسسته[6] می باشد[7]. این خصوصیات عملاً این مساله را به یک الگوریتم جستجو در یک درخت بازی محدود می کند. حال نحوه پیاده سازی این جستجو و در نهایت تصمیم گیری می تواند به حالات مختلف حتی به اشکال یادگیری و ژنتیک صورت پذیرد. بهرحال این مساله دیگر قدیمی و حل شده بود.

 

در این زمان بود که مسابقات روبوکاپ به عنوان یک بستر تحقیقی جدید در هوش مصنوعی تعریف شد. این مسابقات که 7 سال است که به طور جدی دنبال می شود، با مسائل قبلی مطرح تفاوت های زیاد و به همان اندازه از گستردگی فراوانی برخوردار است. این مسابقات با لیگ های متفاوتی که در آن اجرا می شود به چندین بخش تحقیقاتی مختلف تقسیم می شود. مهمترین تفاوتی که در این مسابقات به چشم می خورد بعد فیزیکی مسابقات و درواقع تلفیق هوش مصنوعی با رباتیک می باشد.

 

هر چند ربات های ساخته شده قبلی نیز به نحوی از هوش مصنوعی برخوردار بودند اما تفاوت عمده ای در این مسابقات وجود دارد. ربات ها پیش از این یا صنعتی بودند که از یک برنامه از قبل تعیین شده برای انجام کارهای که انسان قادر به انجام آن نبود و یا می توانست با دقت خوب بدون کمک انسان انجام شود، طبعیت می کرد. طبیعتاً این نوع رباتها نیاز زیادی به الگوریتم های پیچیده نداشتند و نسبت به دامنه کاری خود، به مطالبی نظیر پردازش تصویر و یا بینایی ماشین بسنده نمود. ربات های دیگری نیز ساخته می شدند که قالباً خاص منظوره بودند و برای انجام اهداف خاص خود به الگوریتم های خاص نیازمند بودند نظیر ربات های نظافتگر و رباتهای تحقیقاتی در امور فضایی.

 

فرق عمده ای که این تلفیق هوش مصنوعی و رباتیک را در مسابقات روبوکاپ متمایز می کند، غیر از تصمیم گیری ربات با توجه به محیط توجه به دیگر ربات ها و در واقع تعامل با آنها و تصمیم گیری گروهی می باشد. مسابقات روبوکاپ با پیاده سازی یک ورزش محبوب جهانی یعنی فوتبال و استفاده از چند عامل که می توانند ربات یا برنامه های کامپیوتری باشند، مساله تعامل[8] بین عامل ها را مطرح می کند و اینکه یک تصمیم گیری یک عامل به صورت منفرد و تصمیم گیری در کنار سایرین با هم متفاوت است و اینکه یک تیم از یک استراتژی کلی به نام تاکتیک مربی پیروی کند و اینکه چگونه می توان یک عامل را به تقسیم کار با دیگران واداشت چالشی بود که کمتر به آن پرداخته شده بود. مسابقات روبوکاپ که در یک محیط بعضاً غیر قابل دسترس، غیرقطعی، پویا و پیوسته اجرا می شود[9]، کاملاٌ در تقابل با شطرنج به سخت ترین محیط ممکن پرداخته و با این کار هدف بزرگتری را در ورای این مسابقات دنبال می کند.[3]

هم اکنون ما در روزهای اولیه روبوکاپ به سر می بریم با نیم قرن فاصله با چیزی که به عنوان هدف روبوکاپ[10] شناخته شده است. چالش مطرح شده توسط این هدف بسیار بزرگ می باشد و نیاز به صدها محقق دارد که هرساله به روی این مطلب کار کنند. هر ساله از 1997 به بعد، محققان از اقصی نقاط دنیا دور هم جمع می شوند تا جام جهانی فوتبال روبات ها را برگزار کنند. با توجه به اینکه رباتیک زیاد مورد توجه جامعه نیست، این واقعه علاقه روزافزون جامعه را به خود جذب کرده است. [2]

 

Chess RoboCup
Environment Static Dynamic
State Change Turn taking Real time
Info. accessibility Complete Incomplete
Sensor Readings Symbolic Non-symbolic
Control Central Distributed
جدول 1: مقایسه روبوکاپ و شطرنج

 

 

2-1 تاریخچه

 

ایده روبوکاپ از ایده مک ورث درباره استفاده از ربات های فوتبالیست در تحقیقاتش شروع شد. متاسفانه این ایده جواب مناسبی را دریافت نکرد تا زمانی که این ایده توسط کیتانو، آسادا و کونیوشی گسترش داده شد، به قسمی که یک برنامه تحقیقاتی ژاپنی به نام
[11]Robot J­-League در سال 1993 معرفی شد. سپس چندین محقق آمریکایی نیز به این لیگ علاقه مند شدند و چندی بعد این لیگ به نام Robot World Cup Initiative تغییر نام داد که آن را به اختصار RoboCup نامیدند.

 

در سال 1995 کیتانو پیشنهاد کرد که اولین دوره بازیها و کنفرانس های فوتبال جام جهانی رباتها در سال 1997 انجام پذیرد. هدف از این کار این بود که یک مساله استاندارد جدید برای هوش مصنوعی و رباتیک مطرح گردد که بعضی مواقع به شوخی آن را  “زندگی هوش مصنوعی بعد از Deep Blue[12] می نامیدند. روبوکاپ با تحقیقات قبلی در هوش مصنوعی متفاوت بود به این علت که بر روی یک راه حل توزیع شده تمرکز کرده و همینطور نه تنها محققان زمینه های سنتی قبلی هوش مصنوعی بلکه محققان زمینه های رباتیک، جامعه شناسی، سیستم های ماموریت بلادرنگ بحرانی و غیره را نیز به چالش طلبیده بود.

 

برای هماهنگ کردن تلاش تمامی محققان، فدراسیون روبوکاپ تشکیل شد. هدف این فدراسیون ترقی روبوکاپ است و برای مثال هرساله مسابقات جام جهانی را ترتیب می دهد. اعضای فدراسیون روبوکاپ همگی محققان این رشته هستند و نمایندگی دانشگاهها و موسسات بزرگی را بر عهده دارند. چون بدنه این تحقیقات بسیار بزرگ و گسترده است، کمیته های محلی برای پیشرفت وقایع مربوط به روبوکاپ در نواحی جغرافیایی خود شکل گرفته اند. [2]

 

امروزه روبوکاپ معروف ترین مسابقات رباتیک جهانی و در واقع یک پروژه بین المللی می باشد. فوتبال به عنوان یک دامنه ساده و قابل فهم برای عموم بستر اصلی این پروژه را تشکیل داده است

Abstract:

          RoboCup competitions which is being held every year all around the world, is one of the most effective world challenges in AI and Robotics. Among different leagues in these competitions, the Simulation League is concentrating on AI aspects and Multi-Agent Programming and making connection between these agents, without the necessity of a physical environment.

This thesis is about designing a system which generally accepts a soccer match as input and then tries to analyze the game which contains statistical calculations, specifying tactical structure of the teams, vocal and textual commentary, debugging tools, trainer, online connection to the server, and displaying real-time matches. All these operations happen in a two or three dimensional graphical environment.

Keywords:

RoboCup Competitions, Artificial Intelligence, Multi-Agent Systems, Multimedia Systems, Autonomous Agents, DirectX, Client/Server Systems, Machine Learning, Real-Time Reasoning


مقطع : کارشناسی

تعداد صفحات فایل : 103

بلا فاصله (اتوماتیک) بعد از پرداخت وجه فایل به ایمیلی که در مرحله بعد وارد می کنید ارسال می شود


 

خرید فایل پی دی اف یا اسکن شده


 

خرید فایل پی دی اف یا اسکن شده به همراه فایل ورد اصلی …

قبل از خرید فایل می توانید با پشتبانی سایت  مشورت کنید