بولان ألجبرا) في الداخل) الروبوتات: تعزيز نظم الرقابة

مؤسسة بولان ألجبرا في روبوتس

(ب) إنَّ الـ (بويل) الـ (جورج بولي) هو فرع من الـ (اللغة) يعمل على متغيرات ثنائية وعمليات منطقية، وفي إطار الرياضيات هذا يمكن أن يكون بمثابة العمود الفقري لدوائر المنطق الرقمية التي تتحكم في كل شيء من استجابات الاستشعار البسيطة للسلوكات المستقلة المعقدة، والفكرة الأساسية هي أنَّ أيِّ وضع في نظام آلي يمكن أن يُمثَّل كبَه كبَرَةٍ حقيقية (1) أو مزيفة.

كما أن العلاقة بين الغليان والروبوت ليس مجرد أكاديمي، بل يؤثر مباشرة على كيفية تفسير الروبوتات لضوابطها وتنفيذ المهام، على سبيل المثال، فإن نقل المستودع الآلي قد يتطلب تحديد ما إذا كان ينبغي وقف أو تحويل أو مواصلة بناء على مدخلات من أجهزة الاستشعار القريبة، ومفاتيح الارتداد، وموثوقية كل جهاز من أجهزة الاستشعار توفر وسيلة ثنائية للتنبؤ

العمليات الأساسية لبوليان ورواسبهم الآلية

ثلاث عمليات أولية من البولين - أرض، أو، وملاحظة لبنات البناء من جميع أشكال التعبير المنطقي في الروبوتات، ولكل عملية انشاءات مباشرة في العالم المادي للمستشعرين والمكتيكيين، مما يجعل من المناسب ترجمة الظروف الحقيقية إلى قواعد رياضية.

العملية

ولا يمكن أن تُستخدم هذه المخرجات إلا عندما تكون جميع مدخلاتها صحيحة، وفي سياق آلي، كثيرا ما يُستخدم لتنفيذ مقاطع الأمان أو تسلسلات بدء التشغيل المتعددة الشروط، فعلى سبيل المثال، يمكن برمجة ذراع آلي لخفض عدد الحزن إلا إذا كان جهاز الاستشعار عن بعد نشطا و، لا يمكن أبدا أن يؤدي إلى إحداث تغيير في الحد الأقصى للأجهزة.

العملية

ويعود هذا العمل إلى ما إذا كان أحد مدخلاته صحيحا على الأقل، وهذا مفيد لإنشاء نظم استشعار زائدة أو لتهيئة ظروف متعددة للضغط، فعلى سبيل المثال، يمكن برمجة آلية مصممة للاستجابة للوجود البشري لتفعيل روتين التحية عندما يقوم جهاز استشعار الحركة بالكشف عن حركة أو ، أو نظام إنذار مصغر، يلتقط إشارة صوتية.

عملية غير

عملية الرفض تتجنب ببساطة قيمة منطقية، من الضروري إيجاد سلوك مشروط حيث يؤدي غياب الإشارة إلى عمل، وإستخدام مشترك هو العقبة: يمكن أن يبرمج الآلي للتحرك إلى الأمام فقط عندما يتم اكتشاف العقبة ، كما أن عملية الرفض تتوقف عن خلق إشارات تكميلية مثل "فتح الباب" و "إغلاق الباب" من جانب واحد

بالإضافة إلى هذه العمليات الثلاث، العمليات المُستمدة مثل (نالاند) و(نور) و(كرو) و(إكس إنور) تستخدم على نطاق واسع أيضاً، (نالاند) و(نور) هي بوابات عالمية، أي وظيفة (بوليان) يمكن تنفيذها باستخدام بوابة (ناندو) فقط، أو فقط بوابات (نور)

دائرة مراقبة التصميم مع شركة بولين لوجيك

عملية ترجمة متطلبات سلوكية للإنسان الآلي إلى تعبيرات بوليان تتضمن عدة خطوات: تحديد، وخلق طاولة الحقيقة، والتقليل من التعبير، وأخيراً التنفيذ، يحدد المواصفات الناتج المنشود (مثلاً، تشغيل المحرك، خط الشاشة اليسارية)

و عندما يتم بناء طاولة الحقيقة الخطوة التالية هي تبسيط التعبيرات البوليانية باستخدام الأساليب الهجائية (مثل قوانين البوليان مثل نظرية (مورغان) أو الاستيعاب أو التوزيع أو الأساليب الغرافية مثل خرائط كارنوف

من "بولان إكسبريس" إلى "الحكومة"

ولئن كانت البقايا الفولية في المنطق المزدوج، حيث تعتمد النواتج فقط على السلوك الآلي الحالي الذي يتكون من مدخلات، وهذا يعني أنها تعتمد على التاريخ، فأجهزة الدولة ذاتية الصنع، توسّع مفاهيم الفول السوداني بتضمين عناصر الذاكرة (منحدرات الشفاه) التي تخزن، و الظروف الانتقالية بين الدول هي وظائف الغليان في الدولة الحالية والمدخلات الخارجية.

المهندسون يستخدمون جداول الحقيقة وخرائط كارنوا للتقليل من المنطق لكل عملية انتقالية من الولاية هذا التصلب الرياضي يضمن أن سلوك الروبوت كامل (لا تحولات غير محددة) و محدد، و بالنسبة للتطبيقات الحرجة، أدوات التحقق الرسمية يمكن أن تتحقق من أن التعبيرات البولينية تفي بمتطلبات محددة مثل "الدروع يجب أن تتوقف أبداً بينما الحاج خالي" أو "الإطار الخفيف"

ما وراء اللوغ الأساسي: تجميع أشكال التعبير عن البوليان من أجل شركة Behavior

أنظمة الروبوتات في العالم الحقيقي نادرا ما تعتمد على حالة منطقية واحدة، بدلا من ذلك، فإنها تُجمع تعابير متعددة من البوليان في هياكل القرار الهرمية، على سبيل المثال، قد يستخدم جهاز التحكم في الملاحة الآلي عدة طبقات من المنطق، أولا، طبقة أمان (توقف الطوارئ، بطارية منخفضة، متغيرات الحرارة) التي تُبطل جميع الأوامر الأخرى، ثانيا، طبقة ملاحة تجمع بين نقاط الاختراق في طبقة البرمجيات

وهناك تقنية هامة أخرى هي استخدام البوليان الجبري في عملية الصمامات الحسية، إذ يستخدم العديد من الآليين أجهزة استشعار متعددة من مختلف الطرائق (الأشعة فوق الصوتية، واللمسة، والكاميرا) لالتقاط البيئة، حيث أن كل جهاز استشعار يقدم حكما ثنائيا (مثلا، " الاختراق في غضون 30 سم " الحقيقي/الحقيقي) ويُعتبر إصدار أحكام الأغلبية الفولية أمراً مُضِعَل.

كما أن البوليين الغليبرا يدعم مفهوم منطق السلالة ] المستخدم في أجهزة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة، والتي هي شائعة في الروبوتات الصناعية.

دراسات الحالة: بوليان ألغبرا في نظم الملاحة والسلامة المستقلة

(أ) أن تعتبر جهازاً آلياً متنقلاً مستقلاً يستخدم في مستشفى لتسليم الإمدادات، ويجب أن يبحر الآليون في الممرات مع تجنب المرضى والموظفين والعقبات، ويستخدم نظام التحكم في البوليان منطقاً لتفسير المدخلات من جهاز الاستشعار الصوتي، وتعرية مُصَدَّرة، ونموذجاً للكشف عن الأشخاص يستند إلى الرؤية، وإحدى الوظائف الحاسمة هي حالة التوقف عند وجود جسم قريب جداً.

في حالة أخرى، الذراع الآلي في خلية تصنيعية تقوم بعمليات التقاط و مكان، منطق التحكم في الذراع يتضمن شروطاً متقطعة لمنع الاصطدامات، على سبيل المثال، قد يحرك المغسلة المشتركة إذا كان جهاز الاستشعار الصحيح وإشارة "الرجل الآلي" صحيحة، هذه الظروف مقترنة بـ "والبوابات"

كشف الخزنة والتشخيص

كما أن البوليان يوفر إطاراً لكشف الأخطاء في النظم الآلية، إذ يُعد نموذجاً للعلاقات المتوقعة بين قراءات الاستشعار وقوارير المُضيّع، يمكن للمهندسين أن يُولّدوا أعلاماً خاطئة عندما يُنحرف السلوك المُلاحظ عن النموذج المنطقي، مثلاً إذا كان جهاز آلي يُأمر بالركض (المُنتج = 1) لكنّ المُزيجات لا تُحركة بعد وقتها

التحديات والحدود

ولئن كانت الـ(بوليان) قوية، فإن لها حدوداً، فالواقع البسيط في الاختلال الثنائي: فقراءات الاستشعار نادراً ما تكون نظيفة، وثابتة؛ وقيم مستمرة تخضع للضوضاء، وخطورة، وعدم اليقين، وحصر هذه القيم في إشارات البوليان قد يفقد المعلومات ويستحدث مشاكل هستيرية، على سبيل المثال، قد يؤدي جهاز الاستشعار الاصطناعي إلى تذبذب النظر إلى حد أدنى

ومن التحديات الأخرى النمو الهائل في جداول الحقيقة حيث أن عدد المدخلات يزيد، إذ أن نظاماً يحتوي على 10 مدخلات له تأثيرات على 210 = 1024 مزيجاً ممكناً؛ ومع وجود 20 أداة زيادة في حجمها على مليون، فإن التعبيرات النابعة من البولين عن هذه النظم غير عملية، ويعتمد المهندسون على لغات وصف المعدات (HDL) أو على أساس منطقي أعلى من ذلك.

Future Directions and the Role of Boolean Algebra in AI-Driven Robotics

كما يتطور الروبوتات نحو المزيد من الاستقلالية والاستخبارات الاصطناعية، لا يزال (بوليان) يلعب دورا حيويا، وإن كان يُدمج في كثير من الأحيان في بنية أكبر، مثلا، في هيكل الإغراق (المنتشر من قبل (رودني بروكس) فإن السلوكيات تُرتَّب في طبقات، وكل منها آلة ولاية محدودة تحولت إلى بوغل،

وعلاوة على ذلك، فإن ارتفاع الأساليب الرسمية ] في الروبوتات يعتمد بشدة على منطق بوليان، ويمكن للمهندسين أن يثبتوا خصائص النظم الآلية التي تستخدم نموذجاً، حيث يُصاغ النظام على أنه نظام انتقالي مُحكم وممتلكات مرغوبة (مثلاً، فإن آلييّات النبض لا تدخل دولة خطرة) يُعبَّر عنها في المنطق المؤقت (ال المُج).

وأخيراً، فإن الدافع إلى يمكن تفسيره في مجال الروبوتات قد يرى تجدد أساليب البوليان في صنع القرار المفسّر، كما أن النظام الآلي القائم على القواعد المعبر عنه بمنطق بوليان يتسم بالشفافية بقرار من الطبيعة، ويمكن بالتالي تتبع مزيج محدد من الظروف، وعلى النقيض من ذلك، فإن الشبكات العصبية غالباً ما تكون صناديق سوداء.

خاتمة

"اللغة البولينية" توفر اللغة الرياضية لتصميم وتحليل المنطق الذي يتحكم في سلوك الروبوتات، من شروط بسيطة و/أو أقل لدمج أجهزة الاستشعار إلى أجهزة الدولة المعقدة والتحقق الرسمي، مبادئ منطق "بوليان" تمكن المهندسين من بناء نظم آليّة موثوقة ويمكن التنبؤ بها ومأمونة، بينما الطبيعة الثنائية لـ "بولان" تنطوي على قيود عند التعامل مع بيانات العالم الحقيقي