REPORT BRAIN FARM. MODALITA DI ADDESTRAMENTO in questa fase, si sono impostati diversi parametri: GENITORI:3 FIGLI:3 GENERAZIONI:100

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1 REPORT BRAIN FARM Federica Catanzariti 147 Consuelo Nicoletti 1621 Mariapaola Mercurio 1 Paola Ozimo 13 Maria Rosa Vardè 19 Lo scopo del nostro lavoro è quello di imparare a usare Brain Farm che ci permette di poter progettare un CERVELLO ARTIFICIALE, CAPACE DI CONTROLLARE UN ROBOT. Insieme si è deciso di articolare la nostra esperienza con la costruzione di robot differenti; su ognuno di essi si sono effettuati esperimenti caratterizzati dalla varietà dei parametri e/o dell addestramento del robot. Si è partiti dalla costruzione del nostro laboratorio, che si articolata in: CORPO E CERVELLO in cui abbiamo proceduto con la scelta del Robot,al quale si è assegnato un nome. Nella stessa fase abbiamo creato il cervello, quest ultimo caratterizzandolo con un numero specifico di neuroni. MODALITA DI ADDESTRAMENTO in questa fase, si sono impostati diversi parametri: GENITORI:3 FIGLI:3 GENERAZIONI:1

2 LUNGHEZZA DELLA VITA:1 MUTAZIONE GENETICA:ALTA AMBIENTE: Successivamente abbiamo costruito il background dove si vuole fare addestrare i nostri robot, caratterizzandolo dalla presenza di muri e cilindri. PROGETTA L ESPERIMENTO: rappresenta l ultima fase tecnica di progettazione in cui si procede alla selezione dei robot, dell ambiente e dell addestramento precedentemente progettati. Come abbiamo detto, si è provveduti a fare cinque sperimentazioni per ciascun robot. In ognuna di esse abbiamo deciso di cambiare esclusivamente il numero di neuroni (da un massimo di 4, si è arrivati a creare un robot privo di neuroni). Inoltre per uno dei robot abbiamo pensato di cambiare anche l ambiente di addestramento in quanto il primo, era caratterizzato da due muri paralleli e 3 cilindri tra di essi; nel secondo vi era solo un muro ed un cilindro. Conclusa la fase di progettazione passiamo all addestramento delle nostre creazioni, nella quale bisogna esclusivamente caricare il progetto salvato. Attraverso l addestramento si vuole ottenere una generazione che risponda in maniera soddisfacente all ambiente assegnatogli. Ogni individuo viene valutato secondo la funzione di fitness ; valutata quest ultima, una nuova popolazione di genotipi viene creata, applicando gli operatori di: SELEZIONE, CROSSOVER e MUTAZIONE. Durante le sperimentazioni non abbiamo riscontrato problemi di grande rilevanza, ma soltanto a livello tecnico del software in quanto, durante il processo di selezione e crossover, la generazione di robot esaminata è scomparsa dallo schermo. Siamo riusciti a raggiungere una soluzione solo attraverso prove ed errori. Alla fine delle diverse sperimentazioni siamo arrivate alla conclusione che con il secondo ambiente, cioè quello costituito da un muro ed un cilindro, riusciamo ad ottenere una media di generazioni capace di rispondere idoneamente allo sfondo assegnatogli. Inoltre dopo aver confrontato due generazioni di robot, che differivano l uno dall altro per il corpo fisico, si è concluso che il robot più piccolo rispondeva meglio, confronto a quello più grande, ad uno stesso ambiente. LE NOSTRE CINQUE SPERIMENTAZIONE SU OGNUNO DEI NOSTRI ROBOT PRIMA SPERIMENTAZIONE Robot Kephera alias Consurobot. Neuroni: 4 Generazione: 1 Lunghezza della vita: 1

3 MEDIA: 16,3 Per essere la prima sperimentazione, nel grafico si nota un andamento MEDIO-ALTO, difatti la media è di 16,3 con un picco di eccellenza nella fascia -3. (vedi grafico) SECONDA SPERIMENTAZIONE Robot Kephera alias Consurobot1. Neuroni: 3 Generazione: 1 Lunghezza della vita: MEDIA:,3

4 7 A differenza della prima sperimentazione con generazioni caratterizzate da 3 neuroni, si evince da grafico un lieve peggioramento, in quanto la media si è abbassata di 1,4. Non si riscontrano picchi di eccellenza. (Vedi grafico) TERZA SPERIMENTAZIONE Robot Kephera alias Consurobot2. Neuroni: 2 Generazione: 1 Lunghezza della vita: (Grafico realizzato con Excel - fitness 1 generazioni) MEDIA:,699 L andamento delle varie generazioni all interno del grafico appare ancora una volta molto costante ed è caratterizzato da una media di,699. (Vedi grafico) QUARTA SPERIMENTAZIONE Robot Kephera alias Consurobot3. Neuroni: 1 Generazione: 1 Lunghezza della vita: 1

5 (Grafico realizzato con Excel - fitness 1 generazioni) MEDIA:,4444 Confronto alla terza sperimentazione vi è un lieve peggioramento, ma il grafico è caratterizzato da sei generazioni con valori estremamente simili: ; 1 ; 2 ; 97 ; 9 ;. La media è di,4444 ed è più alta della media della seconda sperimentazione in cui i robot hanno tre neuroni. (vedi grafico) QUINTA SPERIMENTAZIONE Robot Kephera alias Consurobot4. Neuroni: Generazione: 1 Lunghezza della vita: (Grafico realizzato con Excel - fitness 1 generazioni) MEDIA: 16,66

6 Nonostante nella nuova sperimentazione i nostri robot nn abbiamo neuroni, la loro media risulta essere più alta ma comunque compresa nella fascia -2. (Vedi grafico) PRIMA SPERIMENTAZIONE Robot Epuck alias Robosa Neuroni: 4 Generazione: 1 Lunghezza della vita: (Grafico realizzato con Excel - fitness 1 generazioni) MEDIA:,1667 Nonostante da grafico,si possono notare numerosi picchi di eccellenza nella fascia 2-,la media resta standard. ( Vedi grafico) SECONDA SPERIMENTAZIONE Robot Epuck alias Robosa1 Neuroni: 3 Generazione: 1 Lunghezza della vita: 1

7 (Grafico realizzato con Excel - fitness 1 generazioni) MEDIA:,276 Da questo grafico si riscontra una media leggermente più alta rispetto alla sperimentazione precedente. L andamento delle generazioni è sempre costante,si concentra per lo più tra le fasce 1-, -2. ( Vedi grafico) TERZA SPERIMENTAZIONE Robot Epuck alias Robosa2 Neuroni: 2 Generazione: 1 Lunghezza della vita: (Grafico realizzato con Excel - fitness 1 generazioni) MEDIA:,444

8 7 Da questo ulteriore grafico abbiamo notato ancora un leggero miglioramento, dove il picco maggiore tocca la fascia -3. ( Vedi grafico) QUARTA SPERIMENTAZIONE Robot Epuck alias Robosa3 Neuroni: 1 Generazione: 1 Lunghezza della vita: (Grafico realizzato con Excel - fitness 1 generazioni) MEDIA:,11111 Da questo grafico risulta una media più bassa rispetto alle precedenti,l andamento delle generazioni è abbastanza costante,si muove prevalentemente tra le fasce -2,2-. ( Vedi grafico) QUINTASPERIMENTAZIONE Robot Epuck alias Robosa4 Neuroni: Generazione: 1 Lunghezza della vita: 1

9 (Grafico realizzato con Excel - fitness 1 generazioni) MEDIA:,6769 Rispetto alle sperimentazioni precedenti il grafico di quest ultima, presenta una media impercettibilmente più alta. I valori si concentrano per lo più nelle fasce -2,2-. (Vedi grafico) PRIMA SPERIMENTAZIONE Robot Nxt alias Roborica Neuroni: 4 Generazione: 1 Lunghezza della vita: (Grafico realizzato con Excel - fitness 1 generazioni) MEDIA: 16,72111 Nella prima sperimentazione l andamento è costante e focalizzato per lo più nella fascia medio-alta, difatti la media è di circa 16,72111 con un picco iniziale nella fascia -3. ( Vedi grafico)

10 7 SECONDA SPERIMENTAZIONE Robot Nxt alias Roborica1 Neuroni: 3 4 Generazione: 1 Lunghezza della vita: (Grafico realizzato con Excel - fitness 1 generazioni) MEDIA: 14,3444 Nella seconda sperimentazione i robot sono caratterizzati da 3 neuroni e a differenza del precedente grafico, in questo si evince un chiaro peggioramento, difatti la media è di 14,3444. ( Vedi grafico) TERZA SPERIMENTAZIONE Robot Nxt alias Roborica2 Neuroni: 2 Generazione: 1 Lunghezza della vita: 1

11 (Grafico realizzato con Excel - fitness 1 generazioni) MEDIA:,97 Nella terza sperimentazione i robot hanno 2 neuroni e nonostante vi sia un miglioramento in confronto alla seconda sperimentazione la media si mantiene medio-bassa e cioè di,97. (Vedi grafico). QUARTA SPERIMENTAZIONE Robot Nxt alias Roborica3 Neuroni: 1 Generazione: 1 Lunghezza della vita: (Grafico realizzato con Excel - fitness 1 generazioni) MEDIA: 14,9667

12 7 Nonostante nel grafico si riscontri un picco di eccellenza iniziale, l andamento delle varie generazioni si mantiene nella fascia intermedia, difatti la sua media è di 14,9667. ( Vedi grafico) QUINTA SPERIMENTAZIONE Robot Nxt alias Roborica4 Neuroni: Generazione: 1 Lunghezza della vita: (Grafico realizzato con Excel - fitness 1 generazioni) MEDIA:,333 A differenza della precedente sperimentazione, in questa, nonostante i robot siano caratterizzati dall assenza di neuroni vi è un lieve miglioramento, difatti la media è di,333. ( Vedi grafico) PRIMA SPERIMENTAZIONE MaxRobot alias Robotpà Neuroni: 4 Generazione: 1 Lunghezza della vita: 1

13 (Grafico realizzato con Excel - fitness 1 generazioni) MEDIA:,4444 L andamento della prima sperimentazione sembra piuttosto positiva in quanto non ci sono cali al di sotto della fascia 1-. ( Vedi grafico) SECONDA SPERIMENTAZIONE MaxRobot alias Robotpà1 Neuroni: 3 Generazione: 1 Lunghezza della vita: (Grafico realizzato con Excel - fitness 1 generazioni) MEDIA: 16,47

14 7 Rispetto al grafico precedente la media è aumentata c è un progressivo miglioramento, l andamento è piuttosto altalenante e si stabilizza verso la fine delle generazioni. ( Vedi grafico) TERZA SPERIMENTAZIONE MaxRobot alias Robotpà2 Neuroni: 2 Generazione: 1 Lunghezza della vita: (Grafico realizzato con Excel - fitness 1 generazioni) MEDIA:,26 Nonostante vi siano delle generazioni che toccano dei picchi alti la media della sperimentazione risulta più bassa della precedente. ( Vedi grafico) QUARTA SPERIMENTAZIONE MaxRobot alias Robotpà3 Neuroni: 1 Generazione: 1 Lunghezza della vita: 1

15 (Grafico realizzato con Excel - fitness 1 generazioni) MEDIA:, Dal grafico della sperimentazione si evince un andamento costante, focalizzato nella fascia -2 e la media è di,. ( Vedi grafico) QUINTA SPERIMENTAZIONE MaxRobot alias Robotpà4 Neuroni: Generazione: 1 Lunghezza della vita: (Grafico realizzato con Excel - fitness 1 generazioni) MEDIA: 16,37444

16 7 Il grafico risulta abbastanza costate l andamento non mostra picchi né alti e né bassi e le generazioni si muovono tra le fasce 1- e -2. La media è più alta delle precedenti. ( Vedi grafico) PRIMA SPERIMENTAZIONE MaxRobot alias Maryrobot Ambiente 1: un muro, un cilindro. Neuroni: 4 Generazione: 1 Lunghezza della vita: (Grafico realizzato con Excel - fitness 1 generazioni) MEDIA: 16,6667 Dal grafico della prima sperimentazione si evince un andamento costante all interno della fascia 1-2 ed è caratterizzato da una media di 16,6667. ( Vedi grafico) SECONDA SPERIMENTAZIONE MaxRobot alias Maryrobot1 Ambiente 1: un muro, un cilindro. Neuroni: 3 Generazione: 1 Lunghezza della vita: 1

17 (Grafico realizzato con Excel - fitness 1 generazioni) MEDIA: 17, Dalla prima alla seconda sperimentazione vi è un miglioramento; le diverse generazioni si evolvono in maniera costante con una media di 17, e un piccolo calo a metà della stessa sperimentazione. (Vedi grafico) TERZA SPERIMENTAZIONE MaxRobot alias Maryrobot2 Ambiente 1: un muro, un cilindro. Neuroni: 2 Generazione: 1 Lunghezza della vita: (Grafico realizzato con Excel - fitness 1 generazioni) MEDIA: 16,2444

18 In confronto alla seconda sperimentazione la media dell andamento delle diverse generazioni è calato, difatti è di 16,2444. Nonostante tutto, i diversi valori si mantengono nella fascia medioalta. ( Vedi grafico) QUARTA SPERIMENTAZIONE MaxRobot alias Maryrobot3 Ambiente 1: un muro, un cilindro. Neuroni: 1 Generazione: 1 Lunghezza della vita: (Grafico realizzato con Excel - fitness 1 generazioni) MEDIA: 16,14667 A differenza della precedente sperimentazione non tocchiamo la fascia più bassa, tuttavia si riscontra un lieve peggioramento della media. ( Vedi grafico) QUINTA SPERIMENTAZIONE MaxRobot alias Maryrobot4 Ambiente 1: un muro, un cilindro. Neuroni: Generazione: 1 Lunghezza della vita: 1

19 (Grafico realizzato con Excel - fitness 1 generazioni) MEDIA: 17,39 Dal grafico si evince che l andamento delle diverse generazioni tende ad occupare la fascia - 2 ; difatti dalla media,si riscontra un netto miglioramento.( Vedi grafico) NB: Nelle analisi abbiamo confrontato 2 robot: CONSUROBOT (robot piccolo) e ROBOTPA (robot grande), che differivano l uno dall altro solo per il corpo fisico. Questo confronto è stato fatto calcolando la media delle medie risultanti dalle diverse sperimentazioni ( (media+ media1 +media2 +media3 + media4 ): ). Il responso ha riscontrato una media totale di 21,66 per Consurobot ed una di,44 per Robotpà. Nonostante fosse di dimensioni più piccole le generazioni di Consurobot hanno ottenuto risultati più alti rispetto Robotpà. Di seguito il grafico realizzato dalla comparazione di Consurobot ( quarta sperimentazione/ neuroni/alta mutazione genetica) e Robotpà (prima sperimentazione/4 neuroni/ala mutazione genetica) Series2 La media di Consurobot nella quarta sperimentazione è pari a 16,66, la media di Robotpà nella prima sperimentazione è pari a,4444.