Determinação de Rotas

Do ponto de vista psicológico, o aprendedor de rotas entende o espaço com um conjunto de objetos conectados por caminhos. Já o navegador entende o espaço como um sistema de posições onde informações de layout podem ser computadas. Neste cenário o navegador leva vantagem sobre o aprendedor de rotas, pois pode fazer uso das percepções para inferir pontos de navegação entre rotas (Hunt & Waller, 1999).

representam o deslocamento a ser efetivado entre cada dois pontos de decisão. Um ponto de decisão é uma localização onde o agente deve selecionar uma nova direção. Seguir uma rota requer: i) interpretar a codificação da rota; ii) identificar a localização definida em cada ponto de decisão; iii) identificar a nova direção a ser tomada; iv) Capacidade para locomover-se de um ponto de decisão até outro (Kuipers & Byun, 1991; Kuipers, 2000).

Em um mapa métrico, pontos de decisão podem ser expressos em termos de coordenadas geométricas e direções são determinadas de forma direta por cálculo vetorial. Já em um mapa topológico, cada ponto de decisão deve ser caracterizado segundo as percepções que o agente robótico esteja apto a obter e comparar identificando-o segundo certo grau de aceitabilidade (Kuipers, 2000; Kuipers et al., 2006; Provost et al., 2007). Do mesmo modo, uma mudança de direção precisa ser especificada em termos de percepções disponíveis e prontamente identificáveis (Kuipers & Byun, 1991). Pontos de decisão devem ser especificados para toda e qualquer situação em que o sujeito seja requerido a executar algum tipo de ação não básica, como por exemplo, contornar um objeto para poder obter percepções que permitam o seu progresso na rota.

Rotas codificadas sobre mapas métricos em termos de coordenadas geométricas, velocidades e ângulos de rotação não requerem que o agente execute processamento de informações, basta que este execute as ações especificadas. Todas as computações necessárias foram realizadas a priori quando da codificação da rota. Por outro lado, o uso de mapas topológicos requer a contraposição de percepções (Kuipers et al., 2004), assim, rotas especificadas sobre mapas topológicos irão necessariamente requerer capacidade de processamento a posterior, ou seja, quando do percurso da mesma. Logo, o custo em termos de aquisição e contraposição de percepções, cresce linearmente com o número de pontos de decisão, a extensão dos segmentos e a quantidade de percepções necessárias para a correta assinalação da posição atual relativamente ao mapa (Provost et al., 2007; Kuipers, 2008).

Um agente com percepções puramente egocêntricas não pode aprender e posteriormente reproduzir uma rota definida sob o conceito de mapa métrico, isto porque a localização inicial e seu alinhamento não podem ser definidos de forma puramente egocêntrica (Ducket, 2000). Além disso, a variedade de condições sobre as quais a aprendizagem ocorre indica que o mecanismo cognitivo envolve os fluxos de mais do que um sistema sensorial em particular. As regiões do cérebro envolvidas incluem o tálamo o qual está diretamente envolvido na percepção de mudanças de direção (Kinierim et al., 1995;

Taube et al., 1990a, 1990b), o hipocampo e estruturas relacionadas que são requeridas para o estabelecimento e lembrança de percepções presentes no transcurso da rota (Bennet, 1996; O’Keefe & Dostrovsky, 1971; O´Keefe & Nadel, 1978) e as partes, ventral e dorsal, de alta ordem do sistema visual que podem estar primariamente envolvidas na manutenção do senso de orientação acompanhando os movimentos (Hunt & Waller, 1999).

3.4 Conclusão

Das estratégias de exploração descritas anteriormente, as duas últimas (Exploração de Fronteiras Livres e Exploração por Subdivisão do Espaço) são vistas como as mais promissoras e pró-ativas. Entretanto, a sua efetivação requer dotar o agente de capacidades cognitivas que lhe permitam: i) distinguir entre lugares conhecidos e não conhecidos; ii) estimar sua orientação atual; iii) inferir a disposição relativa dos lugares já visitados e daqueles anotados como de interesse; iv) planejar caminhos de sua posição atual até um lugar de interesse; e v) navegar a partir de sua posição atual seguindo o caminho definido até o próximo lugar a ser explorado.

Seguindo o paradigma métrico com o agente dotado de um sistema de referências global, navegação e exploração situam-se numa classe de problemas que podem ser solucionados com o cômputo de elementos geométricos e vetoriais. Entretanto, se o agente não é dotado de referências globais, o acúmulo de erros introduz um fator de incerteza que impossibilita a estimação confiável da sua localização e orientação. A introdução de mecanismos de calibragem ancorados em percepções obtidas pelo sensoriamento do ambiente pode resultar num sistema de estimação robusta, passível de ser utilizado como referência na condução das ações de navegação e exploração. Entretanto, um deslocamento involuntário pode levar o agente a encontrar-se impedido de fazer qualquer estimativa confiável sobre sua localização e orientação atual. O agente encontra-se incapacitado para reconhecer sua nova posição e orientação a partir de seu sistema sensor.

Seres vivos são capazes de se reorientarem prontamente após deslocamentos involuntários, o que sugere a existência de mecanismos de reconhecimento de marcas. Logo, o desenvolvimento de capacidades perceptivas e cognitivas que propiciem a percepção e identificação de marcas parece ser o problema principal no tocante a dotar um agente robótico com capacidades de navegação e exploração pró-ativa.

A execução de navegação e exploração pró-ativas requerem mecanismos de lembrança que permitam inferir sobre as regiões conhecidas e desconhecidas. Tais mecanismos devem propiciar ao agente a capacidade de distinguir entre lugares, bem como de orientar-se localmente. Além disso, navegar entre duas posições conhecidas requer a existência de mecanismos cognitivos que permitam não apenas adquirir conhecimento sobre o ambiente, mas raciocinar com base nesse conhecimento derivando ações de navegação.

Esta tese foca no desenvolvimento de modelos de representação do ambiente, os mecanismos de integração são assumidos existentes e fora do escopo, enquanto que os mecanismos de reconhecimento de marcas são considerados como correlacionados. Marcas são definidas como conjuntos de percepções associadas formando contextos identificáveis os quais são associados a Células de Posição.

As atividades inerentes à navegação e exploração foram subdivididas em dois subconjuntos: i) Navegação Local e ii) Navegação Global. Destes, apenas aqueles de escopo local foram alvo de modelagem e desenvolvimento. A navegação local foi considerada sob o ponto de vista métrico com o emprego de mapas de Células de Grade e Integração de Caminho. A modelagem de mecanismos de exploração local objetivou a detecção e exploração de fronteiras livres. A estratégia de exploração adotada consistiu em explorar o ponto de interesse mais próximo de ser alcançado, ou seja, aquele que demanda menos esforço navegacional.