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# Informática# Inteligência Artificial# Linguagens formais e teoria dos autómatos

Conectando Modelos Avançados a Tarefas do Dia a Dia

Ligando a galera dos modelos inteligentes com as decisões práticas para robôs.

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Avanços recentes em tecnologia levaram ao desenvolvimento de modelos que conseguem entender e gerar informações em diferentes formas, como texto e imagens. Esses modelos têm um monte de conhecimento sobre o mundo. Mas tem um desafio quando se trata de usar esse conhecimento em situações da vida real, especialmente em tarefas que precisam de uma série de etapas ou decisões. Este artigo fala sobre um método para conectar esses modelos inteligentes a tarefas práticas de tomada de decisão no dia a dia e na robótica.

A Necessidade de Integração

Enquanto esses modelos avançados arrasam em gerar respostas baseadas em perguntas ou comandos, ainda tem uma lacuna quando se trata de aplicar os resultados em tarefas que exigem uma decisão contínua. Por exemplo, se você quer ensinar um robô a pegar um objeto, mandar ele "pegar o bloco vermelho" não é suficiente. Você precisa de um conjunto claro de etapas para o robô seguir, e ele deve conseguir se adaptar ao ambiente.

Pra isso, a gente precisa de um jeito de transformar a informação desses modelos em um conjunto de instruções que um robô possa seguir. Isso envolve criar um sistema onde o conhecimento codificado nos modelos possa interagir com o mundo real de forma eficaz.

Construindo Controladores de Tomada de Decisão

Pra preencher essa lacuna, foi desenvolvido um processo pra criar um "Controlador", que é um sistema que decide quais ações tomar com base em certas condições. Esse controlador vai pegar o conhecimento dos modelos avançados e transformá-lo em um conjunto de ações para robôs ou outros sistemas. Veja como funciona:

  1. Descrição da Tarefa: Começa com uma breve descrição da tarefa. Por exemplo, "Atravessar a rua" ou "Limpar a mesa".

  2. Extrair Conhecimento: Usa-se o modelo pra dividir a tarefa em passos ou ações menores. Por exemplo, atravessar a rua pode envolver olhar pra faixa e esperar um momento seguro pra atravessar.

  3. Definir Condições: Cada ação precisa de condições que indiquem quando pode ser executada. Essas condições podem envolver checar se o robô tá na faixa ou se o semáforo tá verde.

  4. Criar um Mapa de Decisão: As ações e suas condições são organizadas em um mapa de decisão, permitindo que o controlador escolha a ação certa com base na situação atual.

  5. Verificar Consistência: Garantir que as instruções feitas pelo controlador sejam consistentes com outros conhecimentos disponíveis sobre a tarefa. Isso pode ser regras de fontes externas como manuais do usuário ou guias online.

Lidando com Incertezas

No mundo real, as coisas são muitas vezes imprevisíveis. Por exemplo, o robô pode não conseguir enxergar bem o semáforo ou pode errar a distância de um carro que tá chegando. Pra lidar com essas incertezas, o sistema checa a Confiança das suas observações.

Se não tiver confiança suficiente na Observação, o controlador pode decidir ficar no estado atual em vez de tomar uma ação que poderia ser perigosa. Esse recurso garante que o robô aja de forma segura, mesmo quando não consegue ver claramente.

Fundamentação no Mundo Real

Fundamentar refere-se a ligar o conhecimento abstrato do controlador a situações do mundo real. Veja como isso pode ser feito de forma eficaz:

  1. Observações: O robô coleta observações através de câmeras ou sensores que detectam seu ambiente.

  2. Avaliar Condições: As observações são então avaliadas pra ver se combinam com as condições definidas no controlador. Por exemplo, checando se o semáforo tá vermelho ou verde.

  3. Tomar Ações: Com base na avaliação, o controlador decide quais ações tomar. Se a luz tá verde, o robô pode seguir pra atravessar. Se houver incerteza na observação, pode decidir pausar.

Aplicações Práticas

Atravessando a Rua

Considere uma tarefa simples como atravessar a rua. O controlador pra essa tarefa seria construído assim:

  1. Divisão da Tarefa: Passos são definidos.

    • Procurar uma faixa.
    • Esperar um espaço seguro no trânsito.
    • Atravessar a rua.
  2. Definições de Condição: Pra cada passo, as condições são especificadas. Por exemplo, a condição pra atravessar pode ser que não é seguro se carros estão se aproximando.

  3. Mapa de Decisão: Uma representação visual ou lógica é criada que permite que o robô siga os passos enquanto checa as condições em tempo real.

  4. Observação e Ação: Enquanto o robô observa o ambiente, ele avalia as condições e avança ou fica parado.

Manipulação de Braços Robóticos

Em outro exemplo, imagine usar um braço robótico pra limpar uma mesa. Veja como o processo pode ser:

  1. Descrição da Tarefa: O usuário descreve a tarefa: "Remova todos os blocos vermelhos da mesa."

  2. Extração de Passos:

    • Mirar um bloco.
    • Classificar a cor do bloco.
    • Se for vermelho, remover; se for amarelo, deixar.
  3. Especificação de Condições: Cada ação tem pré-condições específicas, como precisar ter um bloco mirado antes de poder classificá-lo.

  4. Tomada de Decisão Dinâmica: O robô usa sensores pra detectar blocos e avaliar cores, decidindo seu próximo movimento com base nas observações que faz.

Processo de Verificação

Pra garantir que o controlador funcione como esperado, um processo de verificação é realizado. Isso envolve checar se o controlador consegue atender às especificações estabelecidas. Por exemplo, ele nunca deve permitir remover um bloco amarelo quando não deveria.

Se a verificação falhar, significando que o controlador pode levar a ações inseguras, ajustes são feitos. Isso pode acontecer de duas maneiras:

  1. Aprimoramento Automático: O sistema pode se ajustar com base no feedback das checagens de verificação.

  2. Intervenção Manual: Usuários humanos também podem intervir pra refinar as instruções, interpretando quaisquer problemas apontados pelo processo de verificação.

O Papel dos Modelos Visuais

Pra melhorar a fundamentação e a percepção, modelos de visão-linguagem são usados pra interpretar dados visuais. Esses modelos podem classificar objetos com base em imagens, ligando os resultados às ações definidas no controlador. Assim, o robô consegue tomar melhores decisões com base na sua entrada visual.

No entanto, esses modelos não são perfeitos. Eles podem classificar objetos errado ou interpretar cenas de maneira equivocada. Portanto, o sistema incorpora um jeito de avaliar quão confiante ele tá nas suas observações.

Gerenciando Níveis de Confiança

Quando um robô observa um ambiente, ele recebe um score de confiança do modelo de visão-linguagem. Se o score estiver acima de um certo limite, a observação é considerada confiável. Se cair abaixo, pode classificar a observação como incerta, o que influencia as ações do robô.

Por exemplo, se um robô vê um semáforo, mas não tem certeza se tá vermelho ou verde por causa do reflexo, ele pode escolher esperar em vez de atravessar, garantindo a segurança.

Testes no Mundo Real

Testar o sistema em cenários do mundo real é crucial pra garantir sua eficácia. Isso envolve:

  1. Ambientes Simulados: Testes iniciais em configurações controladas pra ajustar as funcionalidades.

  2. Testes de Campo: Mais tarde, o sistema pode ser implantado em situações reais, como ruas movimentadas ou tarefas complexas como limpeza, observando como ele se sai sob condições variadas.

  3. Iterações de Aprendizado: Através de ações repetidas, observações e ajustes, o sistema melhora com o tempo, aprendendo com os erros e aumentando a segurança.

Conclusão

Desenvolvendo controladores que conectem modelos avançados a tarefas práticas, a gente consegue criar sistemas que tomam decisões inteligentes em tempo real. Esse método não só permite que as máquinas sigam instruções, mas também possibilita que respondam a várias condições no ambiente, garantindo segurança e eficiência.

À medida que a tecnologia continua a avançar, a integração de conhecimento, processos de tomada de decisão e aplicações do mundo real vai se tornando cada vez mais fluida. A jornada em direção a sistemas autônomos inteligentes está em andamento, enquanto pesquisadores exploram métodos mais robustos pra conectar conhecimento de alto nível com ações de baixo nível.

No futuro, mais melhorias na percepção visual e na implementação de ações vão abrir caminho pra agentes autônomos mais inteligentes e capazes, tornando-os ferramentas valiosas na vida cotidiana e em ambientes complexos.

Fonte original

Título: Multimodal Pretrained Models for Verifiable Sequential Decision-Making: Planning, Grounding, and Perception

Resumo: Recently developed pretrained models can encode rich world knowledge expressed in multiple modalities, such as text and images. However, the outputs of these models cannot be integrated into algorithms to solve sequential decision-making tasks. We develop an algorithm that utilizes the knowledge from pretrained models to construct and verify controllers for sequential decision-making tasks, and to ground these controllers to task environments through visual observations with formal guarantees. In particular, the algorithm queries a pretrained model with a user-provided, text-based task description and uses the model's output to construct an automaton-based controller that encodes the model's task-relevant knowledge. It allows formal verification of whether the knowledge encoded in the controller is consistent with other independently available knowledge, which may include abstract information on the environment or user-provided specifications. Next, the algorithm leverages the vision and language capabilities of pretrained models to link the observations from the task environment to the text-based control logic from the controller (e.g., actions and conditions that trigger the actions). We propose a mechanism to provide probabilistic guarantees on whether the controller satisfies the user-provided specifications under perceptual uncertainties. We demonstrate the algorithm's ability to construct, verify, and ground automaton-based controllers through a suite of real-world tasks, including daily life and robot manipulation tasks.

Autores: Yunhao Yang, Cyrus Neary, Ufuk Topcu

Última atualização: 2024-06-17 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://arxiv.org/abs/2308.05295

Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2308.05295

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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