發(fā)展型機(jī)器人:由人類嬰兒?jiǎn)l(fā)的機(jī)器人
定 價(jià):79 元
叢書名:機(jī)器人學(xué)譯叢
- 作者:[意大利]安吉洛·坎杰洛西(Angelo Cangelosi)
- 出版時(shí)間:2017/2/1
- ISBN:9787111557517
- 出 版 社:機(jī)械工業(yè)出版社
- 中圖法分類:TP242.6
- 頁(yè)碼:
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開(kāi)本:16開(kāi)
本書跨越心理學(xué)、機(jī)器人學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和神經(jīng)醫(yī)學(xué)等眾多領(lǐng)域,全面且系統(tǒng)地論述了發(fā)展型機(jī)器人學(xué)的理論基礎(chǔ)和研究動(dòng)態(tài)。全書共9章,首先介紹基本原則和主要實(shí)驗(yàn)平臺(tái),隨后結(jié)合兒童發(fā)展心理學(xué)理論,通過(guò)實(shí)驗(yàn)詳細(xì)探討了內(nèi)在動(dòng)機(jī)、運(yùn)動(dòng)技能和早期語(yǔ)言等機(jī)器人行為及認(rèn)知功能的建模和實(shí)現(xiàn),后展望了未來(lái)的研究方向。本書旨在為跨學(xué)科的發(fā)展型機(jī)器人研究者提供幫助,也可作為高等院校機(jī)器人相關(guān)研究方向的教學(xué)用書。
前言Developmental Robotics:From Babies to Robots與其嘗試建立模擬成人心智的計(jì)算機(jī)程序,為什么不嘗試建立模擬兒童心智的程序呢?只要兒童心智程序獲得合適的教育,那么它應(yīng)該有可能成長(zhǎng)為成人的大腦。 阿蘭·圖靈,《計(jì)算機(jī)器與智能》把人類兒童當(dāng)作智能機(jī)器的設(shè)計(jì)模板這一思想在現(xiàn)代人工智能發(fā)展的早期就已經(jīng)根深蒂固了。阿蘭·圖靈是認(rèn)知科學(xué)跨學(xué)科領(lǐng)域的眾多研究學(xué)者中的一員,Marvin Minsky、Jean Piaget、Noam Chomsky以及Herbert Simon等學(xué)者不約而同地闡述了同一種思想來(lái)研究生物個(gè)體和人工(或人造)系統(tǒng)。然而,受兒童啟發(fā)的人工智能在之后的50年中卻沒(méi)有得到廣泛關(guān)注,僅僅取得了零星進(jìn)展。直到2000年,才有一大批針對(duì)發(fā)展型機(jī)器人學(xué)的研究在心理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、語(yǔ)言學(xué)、機(jī)器人學(xué)、神經(jīng)科學(xué)和其他一些相關(guān)學(xué)科中開(kāi)展起來(lái)。在本書第1章中也特別指出,兩個(gè)新興的社區(qū)(自主心智發(fā)展與后成機(jī)器人學(xué))、兩大學(xué)術(shù)年會(huì)系列(IEEE ICDL:IEEE國(guó)際發(fā)展型學(xué)習(xí)年會(huì);EpiRob:國(guó)際后成機(jī)器人學(xué)研討會(huì))以及一個(gè)國(guó)際IEEE學(xué)術(shù)期刊(《IEEE自主心智發(fā)展會(huì)刊》該期刊于2016年1月更名為《IEEE認(rèn)知與發(fā)展型系統(tǒng)會(huì)刊》(IEEE Transactions on Cognitive and Developmental Systems),主編是英國(guó)薩里大學(xué)的華人金耀初教授。譯者注)也相繼推出,所有這些都致力于發(fā)展型機(jī)器人的研究。 近十年間,這兩大新興研究社區(qū)已經(jīng)合二為一(參見(jiàn)icdl-epirob.org)。合并的時(shí)間點(diǎn)正是一個(gè)承上啟下的關(guān)鍵階段,它不僅回顧了發(fā)展型機(jī)器人學(xué)前幾十年的研究工作,更重要的是闡明了形成和指導(dǎo)這個(gè)學(xué)科發(fā)展的核心原則。 我們?yōu)楸緯贫巳竽繕?biāo)。第一,讓讀者容易理解和接受本書的內(nèi)容,不管他們是工程師還是哲學(xué)家,是人類學(xué)家還是神經(jīng)學(xué)家,是發(fā)展心理學(xué)家還是機(jī)器人專家,我們的目標(biāo)是確保廣大讀者都能愉快地閱讀和理解相對(duì)復(fù)雜的知識(shí)內(nèi)容;谶@一點(diǎn),我們也想讓本書既適合工程、生物專業(yè)又適合社科、人文專業(yè)的高等學(xué)校的本科生和研究生閱讀。 第二個(gè)目標(biāo)是特意采用以行為為中心的實(shí)現(xiàn)方式。這種方式是指我們專注于那些可以被轉(zhuǎn)化成相對(duì)容易直接與人類嬰兒和兒童行為進(jìn)行對(duì)比的機(jī)器人研究工作。也就是說(shuō),我們把機(jī)器人研究(更寬泛地說(shuō)是計(jì)算模型)的重心要么放在尋求直接模擬與復(fù)制特定的發(fā)展階段,要么放在找到一種能被準(zhǔn)確定義的發(fā)展現(xiàn)象(比如爬行動(dòng)作、早期語(yǔ)言、臉部識(shí)別等能力的涌現(xiàn))。 第二個(gè)目標(biāo)也為第三個(gè)目標(biāo)奠定了基礎(chǔ),第三個(gè)目標(biāo)是展示發(fā)展型機(jī)器人的跨學(xué)科協(xié)作性質(zhì)。因此,專注于具有涉身性、感知、運(yùn)動(dòng)和自主性的機(jī)器人系統(tǒng)的最大好處是我們可以解釋各種各樣的研究案例。在這些例子中,發(fā)展型科學(xué)的研究與機(jī)器人學(xué)、工程學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)共同的研究是相互推進(jìn)的。作為第三個(gè)目標(biāo)的一部分,在每一章中我們特意選擇并描述對(duì)一種特定人類發(fā)展現(xiàn)象的研究,并在可能的情況下給出與之對(duì)應(yīng)的模擬類似任務(wù)、行為或發(fā)展現(xiàn)象的機(jī)器人研究。我們希望通過(guò)對(duì)這些相似的自然生物和人工系統(tǒng)的同步對(duì)比,給出明確而有說(shuō)服力的證據(jù),從而表明人類和機(jī)器確實(shí)有很多地方可以互相學(xué)習(xí)! 致謝Developmental Robotics:From Babies to Robots本書不僅僅是兩位作者努力的成果,也是我們整個(gè)實(shí)驗(yàn)室協(xié)作團(tuán)隊(duì)和研究發(fā)展型機(jī)器人的國(guó)際學(xué)術(shù)界的集體貢獻(xiàn)。 許多同仁耐心地提供了一些章節(jié)的草稿,特別是確保了我們可以對(duì)他們的模型和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行正確且清晰的闡述。特別感謝以下同行,他們?yōu)榈?章提出了寶貴意見(jiàn)和反饋,還提供了他們自己的嬰兒機(jī)器人照片。他們是Gordon Cheng、Paul Baxter、Minoru Asada、Yasuo Kuniyoshi、Hiroshi Ishiguro、Hisashi Ishihara、Giorgio Metta、Vadim Tikhanoff、Hideki Kozima、Kerstin Dautenhahn、William De Braekeleer(Honda Motor Europe)、Oliver Michel(Cyberobotics)、Jean-Christophe Baillie(Aldebaran Robotics)、Aurea Sequeira(Aldebaran Robotics)以及Masahiro Fujita(SONY公司)。Lisa Meeden為第3章提供了反饋意見(jiàn),Daniele Caligiore審閱了第5章的某些部分。Verena Hafner、Peter Dominey、Yukie Nagai和Yiannis Demiris審閱了第6章的一些小節(jié)。Anthony Morse(提供了框7-2)、Caroline Lyon、Joe Saunders、Holger Brandl、Christian Goerick、Vadim Tikhanoff和Pierre-Yves Oudeyer審閱了第7章(特別感謝Pierre-Yves友情提供了其他許多章的反饋意見(jiàn))。Marek Rucinki(提供了框8-2)和Stephen Gordon為第8章提供了反饋意見(jiàn)。Kerstin Dautenhahn和Tony Belpaeme審閱了第9章中的輔助機(jī)器人部分。此外,三個(gè)編審提出的寶貴建議和反饋使得本書的最終版本得以更加完善。我們也要感謝很多同事,他們向本書提供了很多圖的原始圖像文件(他們的名字都標(biāo)注在圖名中)。 特別感謝普利茅斯大學(xué)機(jī)器人與神經(jīng)系統(tǒng)中心的碩士、博士研究生,他們幫助我們規(guī)范書中的格式、圖表和參考文獻(xiàn),尤其是Robin Read(制作了一部分圖表)、Ricardo de Azambuja、Giovanni Sirio Carmantini(繪制了部分圖表)、Giulia Dellaria(確認(rèn)索
安吉洛?坎吉羅斯(Angelo Cangelosi)英國(guó)普利茅斯大學(xué)機(jī)器人神經(jīng)系統(tǒng)研究中心研究人工智能和認(rèn)知的教授。馬修?施萊辛格(Matthew Schlesinger)南伊利諾伊大學(xué)心理系副教授和電子與計(jì)算機(jī)工程系兼職教授。
目錄Developmental Robotics:From Babies to Robots譯者序序言前言致謝第1章 成長(zhǎng)中的嬰兒與機(jī)器人11.1 先天與后天的發(fā)展理論11.2 發(fā)展型機(jī)器人學(xué)的定義與起源31.3 發(fā)展型機(jī)器人學(xué)的基本原則41.3.1 作為動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展51.3.2 系統(tǒng)發(fā)展和個(gè)體發(fā)展的交互71.3.3 涉身性、情境性和生成性的發(fā)展81.3.4 內(nèi)在動(dòng)機(jī)和社交學(xué)習(xí)的本能91.3.5 非線性、類似階段化的發(fā)展101.3.6 在線開(kāi)放式累積學(xué)習(xí)121.4 全書總覽13擴(kuò)展閱讀14第2章 嬰兒機(jī)器人152.1 什么是機(jī)器人152.2 機(jī)器人學(xué)簡(jiǎn)介182.2.1 自由度、效應(yīng)器和執(zhí)行器192.2.2 傳感器232.3 類人嬰兒機(jī)器人292.3.1 iCub機(jī)器人312.3.2 NAO機(jī)器人332.3.3 ASIMO和QRIO機(jī)器人352.3.4 CB機(jī)器人372.3.5 CB2和Pneuborn-13機(jī)器人382.3.6 Repliee和Geminoid機(jī)器人402.3.7 Infanoid機(jī)器人412.3.8 Affetto機(jī)器人422.3.9 KASPAR機(jī)器人432.3.10 COG機(jī)器人442.4 發(fā)展型機(jī)器人中的移動(dòng)式機(jī)器人452.5 嬰兒機(jī)器人模擬器472.5.1 iCub機(jī)器人模擬器482.5.2 Webots機(jī)器人模擬器502.5.3 胎兒機(jī)器人和新生兒機(jī)器人模擬器512.6 本章總結(jié)54擴(kuò)展閱讀55第3章 新奇、好奇與驚奇573.1 內(nèi)在動(dòng)機(jī):概念總覽583.1.1 早期的影響583.1.2 知識(shí)與能力593.1.3 IM的神經(jīng)基礎(chǔ)603.2 內(nèi)在動(dòng)機(jī)的發(fā)展613.2.1 嬰兒中基于知識(shí)的IM:新奇性613.2.2 嬰兒中基于知識(shí)的IM:預(yù)測(cè)643.2.3 嬰兒中基于能力的IM683.3 內(nèi)驅(qū)型智能體和機(jī)器人703.3.1 IM的計(jì)算框架703.3.2 基于知識(shí)的IM:新奇性733.3.3 基于知識(shí)的IM:預(yù)測(cè)773.3.4 基于能力的IM803.4 本章總結(jié)83擴(kuò)展閱讀85第4章 觀察世界864.1嬰兒的視覺(jué)發(fā)展874.1.1 嬰兒感知的測(cè)量874.1.2 人臉感知904.1.3 空間感知914.1.4 自我感知934.1.5 物體感知944.1.6 可供性964.2 機(jī)器人的人臉感知984.3 空間感知:地標(biāo)和空間關(guān)系1014.4 機(jī)器人的自我感知1024.5 物體感知的發(fā)展啟發(fā)模型1044.6 可供性:感知指導(dǎo)的動(dòng)作1054.7 本章總結(jié)108擴(kuò)展閱讀110第5章 運(yùn)動(dòng)技能獲取1115.1 人類嬰兒中的運(yùn)動(dòng)技能獲取1125.1.1 操控:接近1135.1.2 操控:抓握1145.1.3 移動(dòng):爬行1175.1.4 移動(dòng):行走1185.2 接近動(dòng)作機(jī)器人1205.3 抓握動(dòng)作機(jī)器人1255.4 爬行動(dòng)作機(jī)器人1305.5 行走動(dòng)作機(jī)器人1325.6 本章總結(jié)135擴(kuò)展閱讀137第6章 社交機(jī)器人1386.1 兒童的社交發(fā)展1396.1.1 聯(lián)合注意力1396.1.2 模仿1416.1.3 合作與共享計(jì)劃1436.1.4 心智理論1466.2 機(jī)器人中的聯(lián)合注意力1486.3 模仿1546.4 合作與共享意圖1596.5 心智理論1646.6 本章總結(jié)166擴(kuò)展閱讀169第7章 早期語(yǔ)言1707.1 兒童的早期詞匯和句子1717.1.1 時(shí)間刻度和里程碑1717.1.2 概念與詞匯發(fā)展的原則1747.1.3 案例研究:Modi實(shí)驗(yàn)1787.2 機(jī)器人咿呀學(xué)語(yǔ)1797.3 機(jī)器人命名物體和動(dòng)作1867.3.1 學(xué)習(xí)命名物體1877.3.2 iCub機(jī)器人的Modi實(shí)驗(yàn)1897.3.3 學(xué)習(xí)命名動(dòng)作1927.4 機(jī)器人學(xué)習(xí)語(yǔ)法1957.4.1 語(yǔ)義合成性1957.4.2 句法學(xué)習(xí)1977.5 本章總結(jié)201擴(kuò)展閱讀203第8章 抽象知識(shí)推理2058.1 兒童抽象知識(shí)的發(fā)展2058.1.1 Piaget和抽象知識(shí)的感覺(jué)運(yùn)動(dòng)起源2058.1.2 數(shù)值認(rèn)知2078.1.3 抽象的文字和符號(hào)2108.2 計(jì)數(shù)機(jī)器人2128.3 學(xué)習(xí)抽象詞匯和概念2198.3.1 實(shí)現(xiàn)抽象詞匯的扎根2198.3.2 學(xué)會(huì)說(shuō)不2228.4 決策制定的抽象表征生成2268.5 發(fā)展認(rèn)知結(jié)構(gòu)2298.6 本章總結(jié)235擴(kuò)展閱讀237第9章 總結(jié)2389.1 發(fā)展型機(jī)器人學(xué)關(guān)鍵原則的主要成就2389.1.1 作為動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展2389.1.2 系統(tǒng)發(fā)展和個(gè)體發(fā)展的交互2399.1.3 涉身性和情境性的發(fā)展2409.1.4 內(nèi)在動(dòng)機(jī)和社交學(xué)習(xí)2419.1.5 非線性、類似階段化的發(fā)展2439.1.6 在線開(kāi)放式累積學(xué)習(xí)2439.2 更多成就2449.2.1 兒童發(fā)展數(shù)據(jù)建模2449.2.2 基準(zhǔn)機(jī)器人平臺(tái)和軟件仿真工具的獲取2469.2.3 輔助機(jī)器人和針對(duì)兒童的人機(jī)器人交互的應(yīng)用2479.3 公開(kāi)挑戰(zhàn)2509.3.1 累積學(xué)習(xí)與功能集成2509.3.2 身體與大腦形態(tài)中的進(jìn)化與發(fā)展變化2529.3.3 cHRI、機(jī)器人外觀與道德規(guī)范253索引 255參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)為在線資源,請(qǐng)?jiān)L問(wèn)華章網(wǎng)站www.hzbook.com下載。