Можно ли сделать BEAM-робота на Raspberry Pi?

10 ноября 2019 года весь прогрессивный мир начал отмечать замечательную дату — 30-летие BEAM-робототехники. И, конечно же, в связи с этим снова возник вопрос, который мучает вот уже не одно десятилетие всех, кто так или иначе обращал свое внимание на BEAM-парадигму: что же такое BEAM-робот?

Поздравив с замечательной датой от всех читателей myrobot.ru создателя BEAM-робототехники Марка Тилдена, я решил поинтересоваться, не изменились ли его собственные взгляды на BEAM за прошедшие десятилетия. И вот какой вопрос я ему задал: можно ли назвать конструкцию BEAM-роботом, если она основана на модели нейронной сети, которая реализована, например, на Python и работает на Raspberry Pi?

Ответ Марка Тилдена с уникальной фотографией, которую он любезно приложил к своему письму, публикуется с небольшим сокращением.

BEAM был основан на вопросе «каков самый маленький, элегантный и дешевый способ создать машину, способную действовать самостоятельно?». Большой энергозатратный процессор или симуляция, похоже, не поддаются этому, но, предположительно, в течение тридцати лет, определение BEAM может несколько расшириться, ЕСЛИ можно доказать, что процессор использует Nv-принципы или основы управления*. После этого (двигаясь в направлении процесорных решений — прим. перев.) вы должны будете сказать, что такой дизайн робота «перешел» к традиционной цифровой робототехнике.

Именно это BEAM и должен был побудить их (процесорные решения — прим. перев.) сделать.

Метрика, которую я всегда использую для BEAM-машины: «она делала что-то неожиданное и забавное до того, как вам это надоело?» Это всегда работает. Я всегда говорил, что Nv-роботы - это битва против сложности, но в последнее время я строил вот такие ...

BEAM-робот Марка Тилдена

… где я раздвигаю границы минимального BEAM, хотя все еще только склеиваю логические мозги. Если бы я добавил Raspberry Pi, это был бы программируемый цифровой робот с базой BEAM, но в основном просто цифровой робот с предсказуемым поведением.

Поэтому я должен сказать, что как только ваша система управления будет основана на CPU или MCU, вы выйдете за пределы барьера BEAM, если только вы не сможете доказать, что имитируете атрибуты BEAM.

Sincerely,
Mark W. Tilden
Robotics Physicist

Примечание:

Nv Neuron, основной компонент Nv Networks

Nv — сокращение от Nv Neuron, основной компонент Nv-сетей (Nv Networks) в BEAM-робототехнике. Цель Nv — принять входной сигнал, сделать что-то с ним и передать на выход. Наиболее распространенное действие Nv - формировать задержку.

Стандарт для Nv-нейронов в BEAM-технологии — это конденсатор, у которого один вывод является входом, а другой соединен с входной линией инвертора. Выход этого инвертора является выходом нейрона.

Пример простой нейронной сети на Nv-нейронах для управления двухмоторным шагающим BEAM-роботом класса "Ходок" (Walker)

Вывод конденсатора, который подсоединен к инвертору, заземляется резистором. Когда на вход подается положительное напряжение, конденсатор заряжается. Как только сигнал на входе теряется (отрицательное напряжение на входной линии), конденсатор разряжается в инвертор, в результате чего инвертор вырабатывает выходной сигнал, который передается следующему нейрону. Скорость разрядки конденсатора связана с резистором, который подтягивает вход инвертора к отрицательному значению. Чем больше резистор, тем больше времени потребуется для полной разрядки конденсатора, и тем больше времени потребуется для полного запуска этого нейрона.