Programowanie mobilnych robotóW dr Stanisław Ambroszkiewicz



Pobieranie 26.34 Kb.
Data10.05.2016
Rozmiar26.34 Kb.
WNIOSEK O PRZYDZIAŁ DODATKOWYCH ŚRODKÓW NA FINANSOWANIE BADAŃ STATUTOWYCH PROWADZONYCH W INSTUTUCIE INFORMATYKI, WYDZIAŁ NAUK ŚCISŁYCH AKADEMII PODLASKIEJ
Tytuł projektu: PROGRAMOWANIE MOBILNYCH ROBOTÓW
dr Stanisław Ambroszkiewicz

TEMATYKA BADAWCZA

Idea “Web services” została zapoczątkowana w 1998 roku przez Timothy Berners-Lee – twórcę WWW a obecnie Dyrektora konsorcjum W3C, które zajmuje sie kreowaniem nowych standardów technologii informatycznych obowiązujących w Internecie. Technologia realizująca idee “Web services” ma zapewnić niczym nie oraniczony dostęp do aplikacji oraz ich integracji w procesy biznesowe w sposób podobny jak teraz WWW umożliwia dostęp do danych. Nad taką technologia pracują obecnie największe firmy informatyczne takie jak IBM, Microsoft, Sun, HP, Oracle, SAP, Cisco oraz mnóstwo innych mniejszych. Świadczy to o tym jaką wagę przykłada się obecnie do automatyzacji procesów biznesowych. Począwszy od 2000 roku zaczeły powstawać protokoły takie jak SOAP, WSDL, UDDI, BPEL4WS, oraz WSCI, które w sumie mają zrealizować tę technologię.


W kwietniu 2000 roku uczestniczyłem w konferencji organizowanej przez NASA w Waszyngtonie w USA. Tam też spotkałem Jima Hendlera, który był w tym czasie szefem projektu DAML sponsorowanego przez agencję DARPA. (Warto tutaj zauważyć, że Internet został zrealizowany w ramach DARPA.) Celem tego projektu było między innymi realizacja idei Web services. Miałem okazję rozmawiać o tym z Jimem Hendlerem. Po powrocie do kraju postanowiłem zorganizować regularne seminarium poświęcone Web services zarówno w IPI PAN jak i w Instytucie Informatyki Akademii Podlaskiej. W rezultacie naszych spotkań na jesieni 2000 roku uruchomilismy własny projekt dotyczący Web services. Początkowo nasz projekt bazował na platformie PEGAZ przeznaczonej dla mobilnych agentów softwareowych i zrealizowanej przez nasz zespół w IPI PAN w ramach projektu europejskiego CRIT-2 oraz projektu KBN. Jednak po wielogodzinnych dyskusjach postanowiliśmy zrealizować nasz pomysł na realizację idei Web services od początku.
Przez kolejne dwa lata powstawały coraz to bardziej wykrystalizowane wersje jezyka opisu usług nazwanego przez nas Entish oraz protokołu kompozycji nazwanego entish. Nasze rezultaty były konsekwentnie prezentowane oraz publikowane na poważnych konferencjach międzynarodowych i spotykały sie tam z dużym zainteresowaniem. W międzyczasie pilnie śledziliśmy co się dzieje w tej dziedzinie na świecie. Nasz pomysł od samego początku opierał się na zupełnie innym podejściu niż ten forsowany przez wielkie konsorcja. W październiku 2002 roku została zaimplementowana przez naszych studentów prototypowa wersja naszej technologii enTish i została zgłoszona do konkursu programistycznego w ramach projektu europejskiego Agentcites.NET, w którym Akademia Podlaska uczestniczy jako członek, natomiast S. Ambroszkiewicz jest szefem grupy roboczej Service Description and Composition Working Group w ramach tego projektu. Nasz system enTish został zakwalifikowany do finału zawodów i był prezentowany z dużym powodzeniem na spotkaniu członków projektu Agentcities w Barcelonie w lutym tego roku. Prototypowa implementacja naszej technologii enTish działa na komputerach w Instytucie Informatyki, al. Sienkiewicz 51 w sali 207 w Laboratorium Sieci Komputerowych i jest dostępna poprzez www pod adresem http://ii5.ap.siedlce.pl:8080 . Obecnie realizowane są przez naszych studentów niezależne implementacje naszej technologii enTish w ramach prac magisterskich i licencjackich.

Technologia enTish jest podstawą habilitacji dr S. Ambroszkiewicza oraz doktoratu mgr D. Mikułowskiego, które są rozpatrywane w IPI PAN.

Warto podkreślić, że jesteśmy pierwszym i jak dotąd jedynym ośrodkiem w kraju zajmującym się Web services i mamy w tej dziedzinie spore osiągnięcia.
Kontynuowanie naszego projektu badawczego w Akademii Podlaskiej wymaga dodatkowego wsparcia ze strony Akademii. Do tej pory projekt był realizowany w warunkach polowych, ale w dłuższej perspektwie jest to niemożliwe; komputery starzeją się, łącze z Internetem jest za wolne a na dodatek Laboratorium Sieci Komputerowych, w którym jest realizowany nasz projekt, jest coraz bardziej obciążone zajęciami. Tutaj trzeba zaznaczyć, że nasz zespół badawczy liczy 8 pacowników II AP, oraz dwa razy tyle studentów, przy czym coraz więcej studentów zgłasza sie do zespołu, chociaż wymagania i obciążenia pracą programistyczną są bardzo duże.

Potrzebna jest osobna pracownia przeznaczona przede wszystkim do realizacji naszego projektu, sprzęt w postaci nowch serwerów oraz szybkie łącze do Internetu, co najmniej 1Mbps na początek do naszej dyspozycji.


Tę pracownię chcielibyśmy wykorzystać rownież, a raczej przede wszystkim, do realizacji nowego kierunku badawczego jakim jest programowanie mobilnych kognitywnych robotów. Ta nowa dziedzina badawcza jest niesłychanym wyzwaniem naszych czasów. Wystarczy tylko zaznaczyć, że ten temat badawczy jest umieszczony w trzech spośród ośmiu zasadniczych celów Strategicznego Planu opublikowanego przez DARPA w lutym tego roku. Są to: Networked Manned and Unmanned Systems; Robust, Self-Forming Networks; oraz Cognitive Computing.
Jaki jest związek technologii związanych z Web services z mobilnymi i kognitywnymi robotami? Okazuje się, że te dwie dziedziny są ściśle ze sobą związane. Wszystko stanie się jasne jeśli uświadomimy sobie, że mobilne roboty, rozpatrywane jako grupa, stanowią system rozproszony, w którym komunikacja pomiędzy nimi jest realizowana poprzez lokalną bezprzewodową sieć tworzoną ad hoc.

Każdy z robotów dysponuje możliwościami realizowania wyspecjalizowanych zadań; te możliwości może on eksponować dla innych robotów jako usługi. W momencie pojawienia się złożonego zadania do realizacji, roboty mogą współpracować ze sobą w celu realizacji tego zadania poprzez integrację swoich możliwości (usług). Dodatkowo dochodzi tutaj aspekt postrzegania, poruszania się i operowania w rzeczywistym świecie; a tego nie ma w Web services. Powoduje to, że ten temat badawczy jest znacznie trudniejszy a przez to bardziej ciekawy, ponieważ mamy tu do czynienia z rzeczywistym światem.


Proponowany projekt ma być rozwinięciem projektu enTish w kierunku programowania mobilnych i kognitywnych robotów.

CEL BADAWCZY I PRZEWIDYWANE REZULTATY
Prawdziwym wyzwaniem jest programowanie mobilnych i kognitywnych robotów, które mogłyby operować w nowym nieznanym i otwartym środowisku, w którym mogłyby sie również pojawiać roboty programowane przez innych. Pomimo tego roboty te potrafiłyby komunikować się ze sobą oraz nawiązywać współpracę w celu realizacji złożonych zadań. Jest to szczególnie ważne w sytuacjach kryzysowych, niebezpiecznych lub trudno dostępnych dla człowieka.
Robotyka może kojarzyć się bardziej z mechaniką oraz elektroniką niż z informatyką. Jest to niewątpliwie uzasadnione w przypadku sprzętu (hardware). Ale obecne technologie sprzętowe są tak zaawansowane oraz dają tyle możliwości, że rzeczywistm wyzwaniem jest oprogramowanie istniejacych robotów, które mają możliwości poruszania się (a więc są mobilni) oraz postrzegania świata (angielski termin cognition ) poprzez bogaty zestaw sensorów reagujących na np. dotyk, swiatło, fale głosowe (sonary), temperaturę, itp.
Ale samo programowanie, chociaż na pewno musi być bardzo zaawansowane i wykorzystujące współczesne technologie informatyczne, nie wystarcza jakkolwiek wieńczy ono dzieło tzn., realizuje rozwiązania i modele stosujące zaawansowany aparat matematyczny i logiczny. Warto w tym miejscu wspomnieć, że przetwarzanie sygnałów i obrazów oraz ich rozpoznawanie opiera sie na bardzo zaawansowanych metodach z analizy matematycznej oraz z fizyki. Wyznaczanie tras oraz planowanie, na metodach optymalizacji oraz teorii sterowania. Natomiast reprezentacja (modele) świata zewnętrznego, jezyk komunikacji oraz wnioskowanie, na logice matematycznej. Programowanie robotów jest więc dziedziną interdyscyplinarną, w której technologie informatyczne umożliwiają realizacje teoretycznych modelii i koncepcji tworzonych w innych dyscyplinach, na sprzęcie dostarczanym przez elektronikę i mechanikę.
Programowanie mobilnych i kognitywnych robotów oraz związane z nim matematyczne problemy oraz fizyczne modele to niewyczerpane źródło pomysłów na interesujące i ambitne projekty studenckie. W tym zakresie naszym celem jest stworzenie w niedalekiej przyszłości Interdyscyplinarnego Laboratorium Robotyki na naszej Uczelni.
Tendencja do automatyzacji procesów jest obecnie powszechna zarówno w produkcji, w armii, a również w życiu codziennym. Wymuszać będzie ona rozwój technologii mobilnych i kognitywnych robotów, a więc również metod i narzędzi do ich efektywnego oprogramowania. Jest to dziedzina nowa w skali naszego kraju. Zważywszy, że dysponujemy sporym doświadczeniem w dziedzinie Web services oraz mamy konkretną i nowatorską wizję realizacji badań w programowaniu mobilnych robotów, szybkie wejście w tę dziedzinę stworzy nam niepowtarzalną szansę zaistnienia jako wiodący ośrodek co najmniej w skali naszego kraju.
Od paru lat odbywają się turnieje mobilnych robotów w piłce nożnej, nazywane RoboCup. W takich turniejach biorą udział drużyny robotów programowane przez studentów z poszczególnych uniwersytetów. Jest to szczególnie popularne w USA oraz Japonii i coraz bardziej populare w Europie. Na pewno warto by było aby drużyna robotów z naszej Uczelni uczestniczyła w takich turniejach.

ZESPÓŁ REALIZUJĄCY PROJEKT


  1. Dr Stanisław Ambroszkiewicz – kierownik zespołu

  2. Prof. Dr hab. Andrzej Barczak

  3. Prof. AP dr hab. Wojciech Penczek

  4. Mgr Marcin Brzóska

  5. Mgr Jacek Garbaczewski

  6. Mgr Artur Niewiadomski

  7. Mgr Dariusz Mikułowski

  8. Dr Stanisław Jakubowski


KOSZTORYS
Aby zrealizować ten kierunek badawczy oraz aby stworzyć Laboratorium Kognitywnej Robotyki, niezbędny jest sprzęt w postaci mobilnych robotów zaopatrzonych w sensory. Jeden taki robot średniej klasy kosztuje od kilkanastu do dwudziestu tysięcy zł. Docelowo potrzeba jest kilka, najlepiej 5 takich robotów.

Koszty planowane na wyposażenie pracowni, oraz kupna robotów z narzedziami do ich programowania przekraczają znacznie górny limit wyznaczony przez Dziekana naszego Wydziału. Spodziewamy się uzyskać na początek takie fundusze, które pozwolą zakupic trzy roboty średniej klasy według załączonej specyfikacji. Fundusze, na zakup następnych robotów oraz koszty związane z prezentacjami i publikacjami naszych wyników na konferencjach zagranicznych, będziemy starali sie pozyskiwać sukcesywnie z rożnych źródeł.


DOŚWIADCZENIE W KIEROWANIU PROJEKTAMI BADAWCZYMI
Stanisław Ambroszkiewicz był kierownikiem grantu KBN 8 T11C 031 10: pt. „Projektowanie Systemów Wieloagentowych: nowy paradygmat obliczeniowy oparty na inteligentnych i autonomicznych agentach,” realizowany w latach 1996 –1998; budżet wynosił 243 000 zł.

Stanisław Ambroszkiewicz jest również kierownikiem trwającego do końca 2003 roku grantu KBN 7 T11C 040 20 pt. „Semantyczna Interoperabilność w Przestrzeni Agentowej jako środek umożliwiający tworzenie dynamicznych organizacji, przedsiębiorstw i rynków,” o łącznym budżecie 280 000 zl.



PUBLIKACJE Z OSTATNICH TRZECH LAT


  1. S. Ambroszkiewicz, K. Cetnarowicz, and W. Penczek. Towards Flexible Architecture of Middle Agent: common ontology, and knowledge. In Proc. AT2AI-2 Second International Symposium "From Agent Theory to Agent Implementation" Held at the 15th European Meeting on Cybernetics and Systems Research (EMCSR 2000) April 25 - 28, 2000, Vienna, Austria (EU)

  2. S. Ambroszkiewicz, K. Cetnarowicz, J. Kozlak, and W. Penczek. Modeling Agent Organizations. In Proc. of Special Session on Agent-Based Simulation, Planning and Control of the 16th IMACS World Congress 2000 on Scientific Computation, Applied Mathematics and Simulation EPFL, Lausanne, Switzerland, 21-25 August 2000

  3. S. Ambroszkiewicz, W. Penczek, and T. Nowak. Towards Formal Specification and Verification in Cyberspace. 70 KB, In Formal Approaches to Agent-Based Systems, Springer LNAI Vol. 1871. Proc. First Goddard Workshop on Formal Approaches to Agent-Based Systems, 6th-7th April 2000, NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, MD, USA , published as Springer LNAI 1871

  4. S. Ambroszkiewicz. Towards Software Agent Interoperability. In Proc. 10th Conf. on Information Modelling and Knowledge Bases, Saariselka, Finland, May 8-11, 2000. Extended version will appear in Kangassalo H., Jaakkola H., (Eds.) Information Modelling and Knowledge Bases XII, IOS Press, Amsterdam, 2001.

  5. S. Ambroszkiewicz. Towards Semantic Interoperability in Cyberspace. In proc. FQAS 2000, Fourth Int. Conf. Flexible Query Answering Systems, October 25-28, 2000, Warsaw. Published by Springer-Verlag „ Advances in Soft Computing" 2000.

  6. S. Ambroszkiewicz. An Application of Multi-Agent Systems to Enterprise Formation and Reconfiguration. In Management and Control of Production and Logistics 2000}, IFAC, Pergamon Press. Proc. MCPL 2000, July 5 - 8, 2000, Grenoble.

  7. S. Ambroszkiewicz. Interoperability in Agentspace: proposal of agent interfsce to environment. In Proc. of Workshop on Semantic Web: Models, Architectures and Management http://www.ics.forth.gr/proj/isst/SemWeb/ at Fourth European Conference on Research and Advanced Technology for Digital Libraries, 18 - 21 September 2000.

  8. Ambroszkiewicz S., and Nowak T. Agentspace as a Middleware for Service Integration. In Proc. ESAW'2001. Springer-Verlag LNAI, vol. 2203. Also as Raport No. 931 in Prace IPI PAN.

  9. Nowak T., Ambroszkiewicz S. A New Concept of Agent Architecture in Agentspace. In Proc. Second Asia-Pacific Conference on IAT, World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd. 2001, ISBN 981-02-4706-0

  10. Ambroszkiewicz S., and Nowak T. Distributed Agent Architecture for Web Service Integration. First GSFC/JPL Workshop on Radical Agent Concepts, NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, MD USA, January 2002. To appear in Springer LNAI.

  11. Ambroszkiewicz S., Nowak T.,, et al. Semantyczna Interoperabilnosc w Przestrzeni Agentowej. W materialach konferencji: Polski Internet Optyczny: Technologie,Uslugi i Aplikacje - PIONIER 2001, Instytut Informatyki Politechniki Poznanskiej, Poznan 2001, ISBN 83-913639-2-9

  12. Ambroszkiewicz S., Nowak T., Mikulowski D., and Rozwadowski L. A Concept of Agent Language in Agentspace. In Proc. Second Int. Workshop of Central and Eastern Europe on Multi-Agent Systems. Dep. Computer Science, University of Mining and Metallurgy, Krakow 2001, ISBN 83-915953-0-7. Also as Springer LNAI 2296. pp. 37-46.

  13. Ambroszkiewicz S., Nowak T., and Cetnarowicz K. Agentspace as an Infrastructure for Workflow Management over the Internet. In Proc. The Sixth International Conf. on Computer Supported Cooperative Work in Design. National Resear Council Canada 2001, NRC No. 45075 and 45076, ISBN 0-660-18552-0 and ISBN 0-660-18379-X

  14. S. Ambroszkiewicz and T. Nowak. Agentspace as an Infrastructure for Distributed Applications. In R. Corchuelo, A. Ruiz. and M. Toro (eds.). Advances in Business Solutions. Catedral Publicaciones Joaquin Costa, 13 37007 Salamanca, Spain, 2002, pp. 25-38. ISBN: 84-96086-01-1.

  15. S. Ambroszkiewicz. Distributed Agent Architecture for Web Service Integration. First GSFC/JPL Workshop on Radical Agent Concepts, NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, MD USA, January 2002, to be published as Springer LNAI.

  16. S. Ambroszkiewicz. Entish: a simple language for Web Service Description and Composition, Proc. of IFIP TC6/G6.4 Workshop on Internet Technologies, Applications and Societal Impact (WITASI 2002) October 10-11, 2002, Wroclaw. Poland. Published in eds: W. Cellary and A. Iyengar. Internet Technologies, Applications and Societal Impact. Kluwer Academic Publishers. pp. 289-306.

  17. S. Ambroszkiewicz and T. Nowak. Entish: Agent Based Language for Web Service Integration. In Cybernetics and Systems 2002, Proc. of the Sixteenth European Meeting on Cybernetics and System Research (AT2AI-3 Workshop). Vienna, Austria, 2 - 5 April, 2002, pp. 701 - 706. ISBN 3 85206 160 1

  18. S. Ambroszkiewicz. Web Service Integration as a New Paradigm for Networked Computing. In Proc. PARELEC-2002, International Conference on Parallel Computiong and Electrical Engineering. 22-25 September 2002, Warsaw, Poland. IEEE Computer Society Press, ISBN 0-7695-1730-7, pp. 239-245.

  19. S. Ambroszkiewicz, D. Mikulowski, and L. Rozwadowski. Entish: e-lingua for Web Service Integration. In W. Abramowicz (Ed.) Proc. BIS-2002. 5-th International Conference on Business Information Systems, Pozna/n, 24-25 April 2002. ISBN 83-916842-0-2.

  20. S. Ambroszkiewicz. Entish: eLingua for Service Description and Composition. In (eds.) M. Klopotek and J. Tchorzewski. Sztuczna Inteligencja. Materialy V Konferencji Naukowej nt. "Sztuczna Inteligencja" SzI-17'2002, Siedlce 25-26 wrzesnia 2002. Wydawnictwo Akademii Podlaskiej. ISBN 83-7051-190-2. pp. 367-382S.

  21. S. Ambroszkiewicz, D. Mikulowski, and L. Rozwadowski. Agent Based Infrasructure for Web Service Integration. In Intelligent Information Systems 2002. (eds.) M. A. Klopotek, S. T. Wierzchon, and M. Michalewicz. Advances in Soft Computing. Physica-Verlag, Springer-Verlag Company. pp. 381-390, ISBN 3-7908-1509-8

  22. S. Ambroszkiewicz. Entish: eLingua for Service Description and Composition. In Proc. of Int. Workshop on Web Services: Modeling, Architecture and Infrastructure April 22, 2003, Angers, France


©absta.pl 2016
wyślij wiadomość

    Strona główna