historie

Z historie – kocour s podmíněným reflexem

Charakteristickou vlastností robotů je samostatná reakce na podněty z okolí. Tato reakce může být přímá, nepodmíněná, tedy jako bezprostřední následek příčiny, nebo může mít i charakter podmíněného reflexu. A o simulování podmíněného reflexu v této konstrukci z knihy Janusze Wojciechowského právě jde.

Postavíme si kocoura, kterému svítí ve tmě oči. Když je vystaven světlu, „zamžourá“, tedy jeho oči pohasnou. To je standarní přímá reakce, nepodmíněný reflex, příčina vyvolávající vždy stejný následek. Náš kocour musí mít tedy čidlo světla, ale kromě toho má ještě svůj sluch v podobě mikrofonu a může reagovat třeba na zapískání. Když budeme občas na kocoura svítit, vždy „zavře“ oči a na nahodilé písknutí nijak reagovat nebude. V procesu učení opakovaně pískneme a hned potom na něj posvítíme. Po chvíli si kocour vytvoří podmíněný reflex a „zamhouří“ oči hned po písknutí, ještě dřív, než na něj posvítíme. To je cíl. Jestliže nějakou dobu nebudeme spojovat posvícení s přechozím písknutím, kocour naučenou reakci zase „zapomene“. Jestli má tento experiment vnější podobu strohé krabičky s čidly, masku kocoura nebo třeba sovy, to je podružné.

W324

Blokové schéma simulátoru podmíněného reflexu

Blokové schéma obvodového řešení ukazuje předchozí obrázek. Když se detekuje osvětlení, na vstupu (1) se objeví pulz. Tento pulz jde na logický obvod OR (ALEBO je slovensky „nebo“) a rovnou způsobí pohasnutí „očí“ VM.

Když se detekuje zvuk, objeví se signál na vstupu (2). Signál se zesílí a následně zpozdí (prodlouží) blokem operační paměti OP, ale neprojde na logický obvod OR, protože je zadržen blokem I1. Když se ale ihned po zvuku detekuje i světlo, dostanou se oba podněty současně na blok I a ten zapíše tuto skutečnost do pracovní paměti P. Paměť a současně blok I1 je realizována pomocí relé TR. K tomu, aby se výuka projevila, je nutné „učení“ několikrát opakovat. Až relé sepne tj. otevře se blok I1 a pokud přijde signál od zvukového čidla, projde rovnou na logický obvod OR a „oči“ pohasnou ještě před posvícením.

V zapojení jsou logické obvody realizovány z kontaktů relé, mikrofon je jednoduchý uhlíkový, jako optický snímač se používá fotorezistor. TR je tepelné relé, to je bimetalový pásek vyhřívaný rezistorem R. Než se pásek prohřeje, ohne a sepne kontakt, vzniká zpoždění, teplo se musí nahromadit, to je paměť učení. Vhodné nastavení je takové, kdy k naučení je potřeba 6 až 12 pokusů. Reflex je zapomenut (pásek vychladne) během jedné až dvou minut. K osvětlení je potřeba dostatečně silný zdroj, autor používal 150 W žárovku.

W324b

Zapojení podmíněného reflexu s elektronkami

První (starší) verze zapojení je navržena s elektronkami, novější s tranzistory. V elektronkovém zapojení kondenzátor s hvězdičkou tvoří s vinutím transformátoru rezonanční obvod, tím se dá odlišit frekvence zvuku, takže kocour reaguje jen na určitý tón, ne na jakýkoli zvuk.

w324c

Zapojení podmíněného reflexu s tranzistory

Problém simulace podmíněného reflexu a schopnosti se učit je nadčasový, ale  prostředky k realizaci funkce se postupně měnily. Přímo se nabízí navrhnout nové zapojení s mikrokontrolérem, mít možnost rozlišit více podnětů a schopnost učení realizovat programově. Pro mikrokontroér by nebyl problém ani ponechat naučené chování v paměti eeprom i po vypnutí napájení.