دانلود مقاله ربوکاپ

ربوکاپ، تلاشی است در زمینه پروراندن تحقیقات هوش مصنوعی و هوش روبات‌ها، که از طریق تعریف یک مسئله استاندارد و حل آن توسط محققین متعدد در کشورهای مختلف دنبال می‌شود. به همین منظور، برای چنین مساله‌ای بازی فوتبال درنظر گرفته شده است. بازی فوتبال صرفاً بعنوان یک محیط دینامیک و پویا برای آزمایش کردن نتایج حاصل از این تحقیقات انتخاب شده و هدف از این تحقیقات به هیچ وجه صرفاً انجام بازی فوتبال بین روبات‌ها نمی‌باشد بلکه استفاده از ویژگی‌های خاص بازی فوتبال برای پیاده سازی روشها و آزمایشات در یک کار تیمی و گروهی بین چند روبات هوشمند و متحرک است.
روبات‌های فوتبالیست، آدمکهای هوشمند کامپیوتری هستند که می‌توانند از طریق برنامه هوشمندی که به آنها داده می‌شود بطور خودکار در زمین فوتبال بازی کنند. بعبارت دیگر، روبات‌ها از راه دور کنترل نمی‌شوند. هدف تحقیقات در روبات‌های فوتبالیست، پژوهشِ و فن‌آوری نوین در زمینه‌های هوش مصنوعی و روبات‌های هوشمند متحرک است
سال 1997، در تاریخ هوش مصنوعی، به عنوان یک نقطه عطف تاریخی همواره به خاطر خواهد ماند. در ماه May این سال کامپیوتر Deep Blue شرکت IBM موفق شد که قهرمان شطرنج جهان را شکست دهد و این نتیجه 40 سال تلاش در جامعه پژوهشگران هوش مصنوعی بود. در چهارم July سال 1997 سفینه Pathfinder توانست برای اولین بار در تاریخ بشر، بر سطح مریخ بنشیند و اولین روبات کاملا هوشمند ساخت بشر (Sojourner) را با موفقیت بر سطح مریخ پیاده نماید. همزمان با این موفقیت ها، RoboCup نخستین گامهایش را به سوی ساخت یک تیم فوتبال، متشکل از روباتهای کاملا هوشمند فوتبالیست که بتواند بر قهرمان جهان پیروز شود، آغاز نمود.
ایده روباتهای فوتبالیست، اولین بار توسط پروفسور آلن مک ورث (Alan Acworth)، استاد دانشگاه British Columbia کشور کانادا در مقاله ای با عنوان On Seeing Robots مطرح گردید. یک گروه از محققین ژاپنی نیز بطور مستقل کارگاهی آموزشی در کنار همایش Grand Challenges in Artificial Intelligence که در اکتبر 1992 در توکیو برگزار می‌شد راه اندازی کردند. این کارگاه در پایان به بحث‌های جدی ای پیرامون استفاده از محیط بازی فوتبال برای ارتقا دانش و تکنولوژی منجر شد. یک مجموعه از تحقیقات انجام شد که از جمله آنها می‌توان به امکانسنجی تکنولوژیک، امکانسنجی مالی و. .. اشاره نمود. به همراه این تحقیقات یک نسخه اولیه از قوانین بازیها و نسخه اولیه شبیه ساز بازی فوتبال آماده گردید.
نتایج این تحقیقات و پروژه‌ها این بود، که گروه مجریان آنها به این نتیجه رسید که انجام چنین پروژه ای ممکن است. در سال 1993 یک گروه از محققین به نامهای Minoru Asada، Yasu Kuniyoshi و Hiroaki Kitano تصمیم به راه اندازی یک دوره مسابقات رباتیک گرفتند که موقتا آن را Robot J-league نام نهادند. (J-League نام مسابقات لیگ حرفه ای فوتبال ژاپن است، که در آن سالها به تازگی آغاز شده بود.). در فاصله کمتر از یک ماه، درخواست‌های متعددی از گروه‌های تحقیقاتی خارج از ژاپن به گروه برگزارکنندگان رسید که تقاضای حضور در این مسابقات را داشتند و پیشنهاد میکردند که این پروژه به یک پروژه بین المللی تبدیل شود. و چنین بود که این مسابقات به نام Robot World Cup Initiative و بطور خلاصه RoboCup نام گرفت. همزمان با این بحث ها، محققین زیادی ازقبل مشغول فعالیت بر سیستم‌های هوش مصنوعی و روباتیکی بودند که در محیط فوتبال به تعامل با محیط می‌پرداختند. به عنوان نمونه می‌توان به Itsuki Noda اشاره نمود که در ETL Electro Technical Lab، که یک موسسه تحقیقاتی دولتی در ژاپن است در زمینه سیستم‌های چند هوشمنده (Multi-agent) در محیط فوتبال به تحقیقات می‌پرداخت، و شروع به تهیه و توسعه یک شبیه ساز فوتبال ویژه این کار نموده بود. همزمان و بطور مستقل، پروفسور Minoru Asada در دانشگاه ازاکا (Osaka) و خانم پروفسور Veloso Manuela و دانشجوی او Peter Stone در دانشگاه کارنگی ملون (Carnegie Melon) روی رباتهایی کار می‌کردند که فوتبال بازی میکنند. این افراد را می‌توان پیشروان راه RoboCup نامید و بدون حضور آنها می‌توان به طور قطع ویقین اعلام نمود که راه RoboCup آغاز نمی شد.
در ماه سپتامبر 1993 اولین اعلان عمومی انجام گردید و مقررات ویژه ای نیز به صورت پیش نویس آماده شد. عطف به آنها، بحث‌ها و مناظره‌های بسیاری درباره تشکیلات و مباحث فنی برگزاری چنین تورنمنت ویژه ای در کنفرانس‌ها و کارگاههای متعددی که در این زمینه برگزار شده بود، انجام شد. از جمله آنها می‌توان به AAAI-94 و سمپوزیوم JSAI و جلسات مختلف جامعه رباتیک اشاره نمود. در همین اوضاع و احوال بود که تیم Noda در ETL اولین نسخه شبیه ساز فوتبال را از طریق Web منتشر ساخت. Soccer Server Ver.0 که با زبان LISP تهیه شده بود به همراه Soccer Server Ver.1.0 که با C++ آماده گردیده بود، در این مجموعه قرار داشت. اولین نمایش عمومی این شبیه ساز در سال 1995 در همایش IJCAI انجام گرفت. در همایش Artificial Intelligence ،JCAI-95 International Joint Conference on که در مونترآل کشور کانادا در ماه آگوست 1995 برگزار شده بود، اعلان عمومی جهت برگزاری اولین دوره کنفرانس و مسابقات جهانی فوتبال روباتها همزمان با IJCAI-97 در شهر ناگویا (Nagoya) انجام شد. همزمان تصمیم گرفته شد که مسابقاتی تحت عنوان Pre-RoboCup-96 برای شناخت مسایل و مشکلات احتمالی برگزاری RoboCup در ابعاد بزرگ، برگزار شود. با این تصمیم عملا 2 سال تا برگزاری مسابقات اصلی، زمان بود تا محققین برای ساخت روباتهای خود اقدام نمایند و همچنین زمان کافی برای جمع آوری کمک‌های مالی برای انجام پروژه بزرگ خود داشته باشند. Pre-RoboCup-96 همزمان با کنفرانس بین المللی روباتیک و سیستم‌های هوشمند (IROS-96)، در تاریخ 4 تا 8 نوامبر سال 1996 در شهر ازاکا (Osaka) با شرکت 8 تیم شرکت کننده در لیگ شبیه سازی و نمایش رباتهای واقعی لیگ رباتهای متوسط (Middle Size) برگزار گردید. با در نظر گرفتن ابعاد محدود آن، این مسابقات را می‌توان اولین اقدام جدی برای ارتقاء تحقیقات و آموزش با استفاده از محیط فوتبال در نظر گرفت. اولین دوره مسابقات و کنفرانس رسمی RoboCup در سال 1997 با موفقیت تمام شد. بیش از 40 تیم شرکت کننده (در هر دو رشته رباتهای واقعی و شبیه سازی)، و بیش از 5000 بازدیدکننده حضور داشتند. پیش بینی میشد که در RoboCup-98 نزدیک به 100 تیم شرکت کنند و بزرگترین رباتهای متحرک در طول تاریخ را بتوان آنجا دید.
2- اهداف ربوکاپ
فدراسیون جهانی روبوکاپ اهداف و جداول زمانی خاصی را برای انجام تحقیقات در این زمینه مشخص کرده است. همانطور که فضانوردان هدف اولیه خود را رساندن انسان به سطح کره ماه و سپس سالم بازگرداندن او به زمین عنوان کرده بودند، در حالی که هدف اصلی آنان این نبود، بلکه هدف، پیشرفت کلی در زمینه فضانوردی جهان بود. بزرگترین هدف روبوکاپ نیز پیشبرد سطح فنی جامعه جهانی می‌باشد، و به عنوان هدفی اولیه:
در میانه قرن بیست و یکم (در سال 2050 میلادی) یک تیم متشکل از روباتهای فوتبالیست شبیه انسان، در مسابقه‌ای واقعی و با رعایت قوانین فیفا، تیم قهرمان جام جهانی را شکست خواهد داد.
گرچه در حین مسابقات جهانی سال گذشته با توجه به پیشرفتهای فوق العاده صورت گرفته، زمان تحقق این وعده بطور رسمی از سال 2050 به 2030 کاهش یافت، ولی حتی اگر تا آن زمان نیز به هدف فوق نرسیم، همانگونه که در سالیان اخیر شاهد بوده ایم و یقینا با سرعتی بمراتب افزونتر، شاهد پیشرفتهای شگرفی خواهیم بود. با توجه به این اهداف، لیگ‌های مختلفی در روبوکاپ تشکیل شده‌اند که هریک روی زمینه‌های مشخصی از هوش مصنوعی تاکید دارند. مسابقات جام جهانی روبوکاپ در هفت لیگ زیر انجام می‌شود :
1. لیگ روباتهای اندازه متوسط (Middle Size)
2. لیگ شبیه سازی (Simulation)
3. لیگ روباتهای اندازه کوچک (Small Size)
4. لیگ روباتهای امدادگر (Rescue)
5. لیگ شبیه سازی امداد (Rescue Simulation)
6. لیگ روباتهای آ‌دم‌واره (Humanoid)
7. لیگ سگ‌های سونی (Sony Dogs)
لیگ شبیه‏سازی ربوکاپ بر مبنای یک شبیه ساز به نام Soccer Server بنا شده است که وظیفه ‏شبیه‏سازی بازی فوتبال را بین برنامه‏های کامپیوتری تهیه شده از طرف دو تیم برعهده دارد. بازی ‏بانشان دادن خطوط، میدان، بازیکنان، توپ و غیره توسط یک برنامه دیگربه نامMonitor به صورت ‏بصری درمی‏آید. در واقع وظیفه برنامه Monitor نمایش دادن آن چیزی است که واقعاً بین برنامه‏ها و در ‏حافظه برنامه Soccer Server در جریان است. برنامه Soccer Server طوری نوشته شده است که ‏شبیه‏سازی یک مسابقه فوتبال را برای بازیکنان دو تیم به صورت توزیع شده روی شبکه انجام دهد. ‏در واقع هر تیم متشکل از 11 برنامه کامپیوتری است که به صورت مستقل اجرا شده و به سرور ‏‏وصل می‏شوند و هر برنامه با استفاده از اطلاعاتی که از سرور دریافت می‏کند (مانند اطلاعات ‏بینایی، شنوایی، احساسی) بایدموقعیت خود و سایر بازیکنان (چه هم تیمی چه غیر هم تیمی) را در ‏زمین تشخیص بدهد و برای کسب نتیجه بهتر تلاش کند و از خود واکنش نشان دهد نکته مهم در ‏شبیه‏سازی روبات‏های فوتبالیست آن است که اولاً برنامه‏های بازیکنان به صورت مجزا اجرا می‏شوند و ‏دارای کنترل نمی‏باشند و بنابراین این مسأله جزء یکی از مسایل شبیه‏سازی سیستم‏های Multi Agent قرار می‏گیرد. هم‏چنین برای واقعی‏تر کردن و دشوارتر کردن مسأله همواره اطلاعاتی که ‏بازیکنان از سرور دریافت می‏کنند همراه با مقداری خطا (Noise) ‏ خواهد بودکه باعث می‌شود‏ شبیه‏سازی بازی به رقابت‏های واقعی نزدیک‏تر شود. هم‏چنین توانایی تصمیم گیری بلادرنگ یکی دیگر ‏از ویژگی‏های بارزی است که برنامه‏های شبیه ساز باید دارا باشند. برای حل این مسأله محققان از ‏سرتاسر دنیا باید برنامه‏هایی را به صورت یک تیم برای انجام بازی تهیه کنندکه برای این منظور ‏تکنیک‏های مختلف را در زمینه هوش مصنوعی، شبیه‏سازی و. .. می‏تواند به کار بسته می‏شود. ‏زمینه‏های تحقیقاتی درگیر در این مسأله مدیریت کردن مسایل مربوط به روبات‏ها از قبیل ‏شناخت موجودات (Object Recognition)‏، برقراری ارتباط‏ بین روبات‌ها (Communication) و شبیه‏سازی ‏‏وسایل سخت افزاری مانند حرکت روبات‏ها می‏باشد. هم‏چنین مسایل سطح بالاتری چون آموزش (Learning)، ‏‏هم کاری (Co-operation)، بهینه سازی و تصمیم گیری بلادرنگ نیز دراین مسأله (شبیه‏سازی فوتبال ‏بین روبات‏ها) درگیر می‌شود. اولین دوره مسابقات شبیه‏سازی روبات‏های فوتبالیست در سال 96 در ژاپن برگزار شد که تیم ‏دانشگاه توکیو اول شد در مسابقات سال 97 تیم دانشگاه هامبولت مقام اول را به دست آورد. در سال ‏‏98 و 99 تیم دانشگاه کارنی ملون از آمریکا و در سال 2000 یک تیم از پرتغال مقام اول را کسب ‏‏کرد.