| Titre : | Techniques de contrôle bio-inspirées:application à la simulation réaliste des comportemets de créatures artificielles |
| Auteurs : | Ahmed Tibermacine, Auteur ; Noureddine Djedi, Directeur de thèse |
| Type de document : | Thése doctorat |
| Editeur : | Biskra [Algérie] : Faculté des Sciences Exactes et des Sciences de la Nature et de la Vie, Université Mohamed Khider, 2015 |
| ISBN/ISSN/EAN : | TINF/83 |
| Format : | 1 vol. (121 p.) / ill. / 29 cm |
| Langues: | Français |
| Résumé : |
Les robots autonomes ont toujours attiré l'attention des chercheurs dans le monde entier. Le défi principal de la robotique autonome traditionnelle est de concevoir un logiciel pour un robot physique donné de telle manière, que le robot équipé de ce logiciel est capable de réaliser, d’une manière autonome, les tâches données. Plusieurs approches ont été introduites pour la conception de systèmes de contrôle robotique. Dans le domaine de la conception manuelle des contrôleurs robotiques, les méthodes vont des techniques de planification classiques à la planification réactive. Une autre approche consiste à créer automatiquement des contrôleurs robotiques pour effectuer une tâche donnée dans un environnement simulé.Dans cette thèse, nous présentons les principales recherches en vie artificielle et en réalité virtuelle qui s’inspirent de l’évolution naturelle pour concevoir automatiquement des contrôleurs pour des créatures artificielles. De cette manière, les robots peuvent exploiter la dynamique physique de leur environnement pour générer des comportements.Nous commençons avec une série d’expérimentations d'organismes robotiques artificiels, dans lequel la morphologie de la créature est fixée, et seulement le contrôleur de la créature est optimisé utilisant l’évolution simulée. Nous proposons deux approches évolutionnaires pour l’auto-conception du contrôleur. La première fournit deux caractéristiques principales: (a) la topologie du contrôleur neuronal se développe progressivement en taille pour générer des comportements de plus en plus complexes, et (b) le processus d'évolution ne nécessite que les propriétés physiques du modèle de la créature et une fonction de fitness simple. Les expérimentations ont montré que l'approche proposée augmente significativement la performance de l'évolution sur la plupart des tâches testées.La seconde approche est présentée dans la dernière section, dans lequel un modèle de développement artificiel, basé sur les réseaux de régulation génétique, est introduit pour faire évoluer le contrôleur des créatures artificielles. Nous avons pu démontrer que le modèle basé sur les réseaux de régulation génétique peut éventuellement être une solution viable pour l'évolution des solutions de contrôle efficace pour des machines physiques. |
| Sommaire : |
1. Introduction générale 1 1.1. Introduction et motivations 1 1.2. Problématique et objectifs 2 1.3. Contribution 2 1.4. Plan de la thèse 3 2. La vie artificielle et les systèmes évolutionnaires 6 2.1. Introduction 6 2.2. Qu’est-ce que la vie artificielle? 6 2.3. Émergence de la vie artificielle comme discipline 8 2.4. Quelle est la différence entre la vie artificielle et l'intelligence artificielle? 9 2.5. Les systèmes de la vie artificielle 10 2.5.1. Systèmes générateurs 10 2.5.2. Système d’apprentissage 11 2.5.3. Systèmes évolutionnaires 13 2.6. Conclusion 31 3. Génération bio inspirée de comportements dans un espace virtuel 34 3.1. Introduction 34 3.2. Agent et comportement adaptatif 34 3.3. Incarnation et Situation 37 3.4. Les différentes approches de production de comportements 38 3.4.1. L’approche délibérative 38 3.4.2. L’approche réactive 39 3.4.3. L’approche hybride 42 3.5. Méthodes adaptatives 43 3.5.1. Méthodes de la robotique évolutionnaire 44 3.5.2. Méthode de la robotique développementale 45 3.6. Évolution des créatures virtuelles articulées 45 3.7. Conclusion 51 4. Modèle proposé 53 4.1. Introduction 53 4.2. L’environnement virtuel et le moteur physique 53 4.2.2. Les jointures 57 4.2.3. Les Entrées sensorielles 59 4.2.4. Les Sorties effectrices et la dynamique angulaires 60 4.3. Les morphologies des créatures 62 4.3.1. La morphologie de la créature de type « Rampant » 64 4.3.2. La morphologie de la créature de type « Arm-Based » 65 4.3.3. La morphologie de la créature de type « Trémie » 66 4.3.4. La morphologie de la créature de type « Coureur » 67 4.4. La fonction d'évaluation 68 4.5. Conclusion 69 5. NeuroEvolution pour le contrôle: Application à la simulation de créatures artificielles 71 5.1. Introduction 71 5.2. NeuroEvolution (NE) 71 5.3. Les réseaux de neurones NEAT 74 5.3.1. Le génome NEAT 75 5.3.2. Mutation 76 5.3.3. Croisement utilisant les Marqueurs historiques 78 5.3.4. Spéciation pour protéger l'innovation 79 5.3.5. Minimisation de la dimensionnalité 82 5.4. Application des réseaux de neurones NEAT pour le contrôle des créatures artificielles 83 5.4.1. Configuration des paramètres des réseaux de neurones NEAT 83 5.4.2. Résultats des expérimentations 84 5.5. Discussion de notre modèle 90 5.6. Conclusion 93 6. Réseau de régulation génétique pour le contrôle et la simulation de la locomotion de créatures artificielles 95 6.1. Introduction 95 6.2. Réseau de régulation génétique 95 6.3. Notre modèle 97 6.4. L'utilisation des GRN pour faire évoluer les comportements dans de créatures artificielles 100 6.4.1. Lier le GRN aux capteurs et effecteurs de créature 100 6.4.2. Encodage génétique du GRN 102 6.5. Résultats des expérimentations 104 6.5.1. Paramètres de GRN 104 6.5.2. Résultats et mesure de la performance 104 6.6. Discussion 108 6.7. Conclusion 109 7. Conclusion et perspectives 112 7.1. Conclusion générale 112 7.2. Perspectives 113 7.2.1. Système de contrôle 113 7.2.2. Environnement et comportement plus complexe 114 7.2.3. Calcul de l’énergie dépensée 114 7.2.4. Embryogenèse artificielle 114 7.2.5. Parallélisme 114 Bibliographie 115 |
| En ligne : | http://thesis.univ-biskra.dz/id/eprint/2000 |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut |
|---|---|---|---|
| TINF/83 | Théses de doctorat | bibliothèque sciences exactes | Consultable |
