Estrutura da Apresentação

Transcrição

1 Construção de uma Equipa de Futebol Simulado Luís Paulo Reis LIACC Lab. Lab. Inteligência Artificial e Ciência de Computadores FEUP Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Membro do Comité Técnico da Federação RoboCup Estrutura da Apresentação Introdução - A Iniciativa RoboCup A Liga de Simulação e o Simulador SoccerServer O Futebol Robótico em Portugal Projecto FC Portugal Resultados Obtidos Conclusões LIACC Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 2 1

2 Introdução ao Futebol Robótico ƒ Projecto Internacional O Projecto RoboCup Inteligência Artificial (Distribuída) e Robótica Inteligente ƒ Futebol - tópico central de investigação: Jogo colectivo complexo e atractivo Enorme leque de Tecnologias: ƒ Agentes Autónomos, Sistemas Multi-Agente Agente, Cooperação, Robótica,, Comunicação, Fusão Sensorial, Raciocínio em Tempo-Real, Aprendizagem, etc. Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 3 Introdução ao Futebol Robótico Objectivos do Projecto RoboCup ƒ Objectivo do Projecto: Que em 2050, uma equipa de Robôs consiga vencer a equipa humana campeã do mundo! Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 4 2

3 Introdução ao Futebol Robótico Modalidades do RoboCup ƒ Modalidades do RoboSoccer Simulação - SoccerServer Robots Small-Size Size Robots Medium-Size Robots Legged (Aibo da Sony) Robots Humanoides (demo) ƒ Desafios Associados Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 5 Introdução ao Futebol Robótico ƒ Desafios Associados Desafios Associados Liga de Treinadores Visualizadores 3D Comentador Inteligente Robocup Rescue RoboCup Júnior ƒ Conferência Científica Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 6 3

4 RoboCup 2002 Fukuoka Dome LIACC Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 7 Estrutura da Apresentação Introdução - A Iniciativa RoboCup A Liga de Simulação e o Simulador SoccerServer O Futebol Robótico em Portugal Projecto FC Portugal Resultados Obtidos Conclusões LIACC Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 8 4

5 Introdução - Futebol Robótico A Liga de Simulação ƒ Robôs Virtuais (agentes de software) ƒ Campo virtual com 105*68m ƒ Agentes controlados por computadores ou processos distintos ƒ Simulador envia percepções e recebe acções dos agentes ƒ Equipas de 11 jogadores (+ treinador) Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 9 O Soccer Server Funcionamento do Simulador Visão Geral ƒ Como Funciona o Simulador? Sistema Cliente-Servidor Agentes (cérebros dos jogadores) controlam um jogador cada ƒ Sockets UDP ƒ Linux ƒ C++ Servidor ƒ Recebe comandos dos agentes ƒ Simula o movimento dos objectos ƒ Envia percepções aos agentes Arquitectura do Servidor 2 Equipas com 11 jogadores procuram marcar golos! Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 10 5

6 O Soccer Server Funcionamento do Simulador - Características ƒ Características da Simulação Tempo Real - humano Distribuída 24 processos Mundo Inacessível (escondido), Contínuo e Dinâmico Erros na percepção, movimento e acção Recursos limitados Energia e Recuperação Comunicação limitada Acção e percepção assíncronas! Ambiente Multi-Objectivo, cooperativo e adverso Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 11 O Soccer Server Percepção dos Agentes Visão Geral ƒ Percepção dos Agentes Percepção Auditiva ƒ Comunicação entre agentes ƒ Largura de banda limitada Percepção Visual ƒ Visão Limitada e com Erros Percepção Física ƒ (cansaço, velocidade,...) Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 12 6

7 ƒ Acções dos Agentes Turn (Ângulo) Dash (Potência) O Soccer Server Acção dos Agentes - Rodar - Acelerar Kick (Potência, Ângulo) - Chutar Catch (Ângulo) Turn_Neck (Ângulo) Say (Mensagem) ƒ Novas Acções (2002) PointTo, AttentionTo AttentionTo, Tackle - Agarrar (G.Redes) - Rodar Pescoço - Falar Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 13 Introdução - Futebol Robótico A Liga de Simulação ƒ Equipas Mais Significativas: (Portugal) Univ. Porto e Aveiro ƒ Tácticas, Formações, Papeis, Estratégia Flexível e Configurável ƒ Comportamento Estratégico vs Activo ƒ SBSP Posicionamento Estratégico Baseado em Situações ƒ DPRE Troca Dinâmica de Posições e Papeis ƒ ADVCOM e SLM - Strategic Looking Mechanism ƒ Visual Debugger ƒ Coach Unilang ƒ Disponibilização do Código: FCP Agent Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 14 7

8 Introdução - Futebol Robótico A Liga de Simulação CMUnited (EUA) - Carnegie Mellon University ƒ Formações, SPAR, Papeis ƒ Aprendizagem em Camadas (Layered( Learning) ƒ Disponibilização do Código (baixo-nível) Karlsruhe Brainstormers (Alemanha) - Univ. Karlsruhe ƒ Aprendizagem - Reinforcement Learning Tsinghuaeolus (China) - Tsinghua University ƒ Utilização do Windows, Monitor Windows ƒ Marcação Individual, Drible Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 15 Introdução - Futebol Robótico Complexidade do Futebol Robótico Comparação com o Xadrez Ambiente Mudança de Estado Acessibilidade ao Estado do Mundo Leitura dos Sensores Controlo Xadrez Estático Por Turnos Completa Simbólica Centralizado RoboSoccer Dinâmico Tempo Real Incompleta Não Simbólica Distribuído Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 16 8

9 Estrutura da Apresentação ƒ Introdução - A Iniciativa RoboCup ƒ A Liga de Simulação e o Simulador SoccerServer ƒ O Futebol Robótico em Portugal ƒ Projecto FC Portugal ƒ Resultados Obtidos ƒ Conclusões Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 17 Futebol Robótico em Portugal As Equipas da FEUP ƒ Liga de Simulação Luís Paulo Reis, Nuno Lau (Univ. Aveiro) ƒ Robôs Pequenos 5DPO Paulo Costa, António Paulo Moreira, Armando Sousa, Paulo Marques, Pedro Costa, Luís Paulo Reis ƒ Robôs Médios 5DPO António Paulo Moreira, Paulo Costa, Armando Sousa, Luís Paulo Reis ƒ Robôs com Pernas Portus Luís Paulo Reis, Eugénio Oliveira, António Paulo Moreira, Paulo Costa ƒ Competição de Treinadores - FC Portugal Luís Paulo Reis, Nuno Lau (Univ. Aveiro) ƒ Visualização 3D da Simulação Luís Paulo Reis, Sérgio Louro, Eugénio Oliveira Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 18 9

10 Futebol Robótico em Portugal ƒ Robôs Médios: Equipas no Resto do País IsocRob IST Instituto Superior Técnico - Lisboa Minho Team Universidade do Minho IsePorto Instituto Superior de Engenharia do Porto ƒ Novas Equipas: Simulação: ƒ IsocRob,, FCUP, Atlantic Team Robôs Médios: ƒ Universidade de Aveiro Robôs Pequenos ƒ RAC Robótica Académica de Coimbra ƒ Minho Team, ISePorto Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 19 Futebol Robótico em Portugal Prémios e Distinções ƒ FC Portugal Simulação Campeão do Mundo em 2000 (Melbourne( Melbourne) Campeão da Europa em 2000 (Amsterdão) Vencedor do German Open em 2001 (Paderborn( Paderborn) 3º no Campeonato do Mundo em 2001 (Seattle) Vencedor da Competição de Treinadores 2002 (Fukuoka( Fukuoka) ƒ 5DPO Robôs Pequenos 3º no Campeonato do Mundo em 1998 (Paris) Vencedor do German Open 2001 (Paderborn( Paderborn) 2º no German Open 2002, 2º no German Open 2003 ƒ 5DPO Robôs Médios 3º no German Open 2001, 3º no German Open 2003 ƒ IsocRob - Engineering Engineering Award em 2000 (Melbourne( Melbourne) Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 20 10

11 Introdução - Futebol Robótico As Competições RoboCup - Vencedores RoboCup 1997 Nagoya (Japão) RoboCup 1998 Paris (França) (Japão) - ATHumboldt97 CMUnited98 CMUnited99 Amsterdão (Holanda) - FC Po rt ugal (Austrália) - FC Po rt ugal (Alemanha) - FC Po rt ugal Tsinghuaeolus (FC Po Tsinghuaeolus (FCPo Paris (França) - CMUnited98 Estocolmo (Suécia) - CMUnited99 RoboCup 1999 Estocolmo (Suécia) Euro RoboCup 2000 Amsterdão (Holanda) RoboCup 2000 Melbourne (Austrália) Europeu 2001 Paderborn (Alemanha) RoboCup 2001 Seattle (EUA) - Tsinghuaeolus FC Port ugal 3 rd ) RoboCup 2002 Fukuoka(Japão)-Tsinghuaeolus FCPort ugal 5 rd) (Coach Competition FC Po rt ugal) rd) ) Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 21 Estrutura da Apresentação ƒ Introdução - A Iniciativa RoboCup ƒ A Liga de Simulação e o Simulador SoccerServer ƒ O Futebol Robótico em Portugal ƒ Projecto FC Portugal ƒ Resultados Obtidos ƒ Conclusões Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 22 11

12 Projecto FC Portugal Visão Global do Projecto ƒ Elementos do projecto FC Portugal Luís Paulo Reis (FEUP/LIACC) Nuno Lau (IEETA/UA) ƒ Início do Projecto Abordagem: Sistema Multi-Agente Agente! Linux - Linguagem C++ Código low-level level do CMUnited99 ƒ Campeão da Europa 2000 em Amsterdão (86-0)! ƒ Campeão da Mundo 2000 em Melbourne (94-0)! ƒ Campeão da Europa 2001 em Paderborn (56-4)! ƒ 3º Campeonato do Mundo 2001 em Seattle! (150( 150-5)! Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 23 Projecto FC Portugal Arquitectura dos Agentes Human Coach Team Strategy Tactics Player Types Situations ADVCOM Strategies SLM Strategies Opp. Mod Strategy Formations Multi-Level World State High-Level Decision Module Perception Interpretation Update Multi-Level World State Game Info Situation Info Perception Action Selection Info Soccer Monitor Action Prediction World State Action Action World - Soccer Server Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 24 12

13 Projecto F.C.Portugal Estado do Mundo e Situação - Informação ƒ Estrutura de Informação Multi-Resolução ƒ Actualização: Informação Visual, Auditiva e Física Predição dos efeitos das Acções Teammate and Opponent Global Situation Modeling Situation Information Action Selection Information Ball Recovery Action Information Ball Possession Action Information World State Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 25 Projecto FC Portugal Low-Level Level Skills Visão Geral ƒ Capacidades Básicas: Movimento (evitando obstáculos) Intercepção da Bola Parar e segurar a Bola Chutar a Bola Driblar com a Bola ƒ Inovação: Optimization Kick Um chuto baseado em optimização online Intercepção Chuto Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 26 13

14 Projecto FC Portugal Low-Level Level Skills Optimization Kick ƒ Optimization Kick Condições Iniciais: : (BDx( BDx, BDy), (BVx,BVy( BVx,BVy), (PVx,PVy( PVx,PVy) Resultado Desejado: : (DesV( DesV, DesAng) Função a Optimizar: f( FV, DesV, FAng-DesAng Possíveis Soluções: DesAng, NumKicks) ƒ 1 Kick: : (Pow1, Ang1) ƒ 2 Kicks: : (Pow1, Ang1), (Pow2, Ang2) ƒ 3 Kicks: : (Pow1, Ang1), (Pow2, Ang2), (Pow3, Ang3) ƒ... Angx [-180,180], Powx [0,100] Pesquisa Semi-Aleatória + Pesquisa Tabu Buffers e Penalizações por oponentes Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 27 Projecto FC Portugal Decisão World State Update Initialization STRATEGY ƒ Fluxo de Controlo do Módulo de Decisão STRATEGY - Análise Estratégica DPRE Troca de Posições ADVCOM - Comunicação Inteligente SLM Visão Inteligente SBSP Posicionamento Estratégico Decisões com e sem Bola Action Execution No SBSP DPRE ADVCOM SLM Stopped Game? No Critical Situation? No Ball Recovery Decision Yes Has Ball? Yes Stopped Game Decision Yes Ball Possession Decision Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 28 14

15 Projecto FC Portugal Formalização da Estratégia da Equipa Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 29 Projecto FC Portugal Formalização da Estratégia da Equipa ƒ Formações e Tipos de Jogadores GK Guarda Redes ADef Defesa Agressivo AMid Médio Agressivo AFor Avançado Agressivo PDef Defesa Posicional PMid Médio Posicional NFor Avançado Normal PS Paulinho Santos Ch Chano Ja - Jardel Cl - Clayton... Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 30 15

16 Projecto FC Portugal SBSP - Situation Based Strategic Positioning ƒ Situação Estratégica: SBSP Posicionamento Estratégico ƒ Situação Activa: Com/Sem Bola: Comportamento Activo Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 31 Projecto FC Portugal SBSP - Situation Based Strategic Positioning Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 32 16

17 Projecto FC Portugal Comportamento Activo com Bola ƒ Acções de Posse de Bola: Rematar à Baliza Passar (rápido) a bola Passar para a Desmarcação ( Forward Forward ) Driblar com a Bola Segurar a Bola ƒ Matrizes de Decisão para seleccionar a melhor acção! Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 33 Projecto FC Portugal Comportamento Activo com Bola - Passe ƒ Passar a Bola: Matriz com informação sobre os passes Destinatário do Passe Tipo de Passe Velocidade do Passe Avaliação do Passe Matrizes de Decisão ƒ Penalidades e Bónus Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 34 17

18 Projecto FC Portugal Comportamento Activo com Bola - Passe ƒ Avaliação do Passe: Valor Posicional Cone de Passe Condições Iniciais Congestão Final Fora Distância Confiança Posição Confiança Recepção Tipo Recepção Intercepção G.Redes Possibilidade Chuto Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 35 Decisão Sem Bola ƒ Intercepção: Normal, Passiva ou Arriscada ƒ Tackle ƒ Marcação: Avanço no Terreno Linha de Passe Jogador Adversário (homem a homem) Pontos Pré-definidos ƒ Aproximar da Bola ƒ Obstrução ƒ Desmarcação Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 36 18

19 Decisão Sem Bola Marcação de Linhas de Passe ƒ Comportamento de Recuperação de Bola ƒ Iniciado se: Adversários controlam a bola Jogador não pode interceptar Jogador pode marcar uma boa linha de passe do adversário, melhor do que os colegas Utilidades: função da qualidade de marcação da linha de passe, posição actual e estratégica! ƒ Jogo parado - marcação mais forte Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 37 Decisão Sem Bola Marcação de Linhas de Passe ƒ MarkAd [11][11] Matriz com adequação de cada jogador marcar cada adversário ƒ MarkPos [11] Vector com as posições de marcação melhores para cada adversário ƒ Para cada Teammate selecciona o adversário cujo valor MarkAd seja máximo: Teammate é o melhor da equipa para marcar esse adversário Adversário é o que melhor é marcado por esse Teammate ƒ Adequações são pesadas com os outros comportamentos de Ball Recovery Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 38 19

20 Projecto FC Portugal DPRE-Dynamic Dynamic Positioning and Role Exchange ƒ DPRE - Troca Dinâmica de Posições e Comportamentos (tipo de jogador) ƒ Utilidade: Distancias das posições actuais às posições estratégicas Importância dos Posicionamentos Adequação dos agentes aos Papeis Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 39 Projecto FC Portugal ADVCOM Comunicação Inteligente ƒ Desafios: O quê e quando comunicar? ƒ O Quê Comunicar? Estado do mundo actualização Eventos Úteis coordenação ƒ Quando Comunicar? Utilidade da comunicação maior que a utilidade da comunicação dos colegas! Criação de Estado do Mundo Comunicado! Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 40 20

21 Projecto FC Portugal SLM Mecanismo de Visão Estratégica ƒ Motivação Sensores: utilização inteligente! Importância do Estado do Mundo vs Situação! Olhar sempre para a bola? Não... ƒ Em que Consiste? Decisão da direcção de visão baseada na utilidade esperada de olhar nessa direcção! Direcção (possível) com maior utilidade é escolhida! Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 41 Treinador Capacidade do Coach vs Jogadores Accessibility to the Environment Communication Noise in Sensors Players Local View Local and unreliable May communicate frequently Yes Coach Global View Global and Reliable May communicate only with stopped game No Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 42 21

22 Possíveis Arquitecturas Assistant Coach Field Information Field Assistant Coach Field Information Field Opponent Modeling Game Statistics Actions Opponent Modeling Coach Game Statistics Actions Definitions Definitions Coach Players Principal Coach Players Instructions Instructions Field Information Field Field Assistant Coach Actions Field Information Actions Assis.t Coach Opponent Modeling Players Principal Coach Players Principal Coach Game Statistics Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 43 Projecto FC Portugal Treinador e Adjunto ƒ Estatísticas de Jogo e Modelo do Oponente ƒ Tempo e Resultado ƒ Acções individuais com/sem bola ƒ Perdas e Recuperações de bola ƒ Ataques e Assistências Assistant Field Information Coach ƒ Posse de Bola ƒ Por: Período Região (de e para) Equipa Jogador Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 44 Opponent Modeling Coach Game Statistics Principal Coach Definitions Instructions Field Actions Players 22

23 Projecto FC Portugal Coach Unilang Linguagem do Treinador ƒ Conceitos Base: Períodos de Tempo, Regiões, Tácticas, Formações, Situações, Tipos s de Jogadores ƒ Linguagem definida em BNF Exemplos: <MESSAGE> ::= (<TIME> <ID> <MESSAGE PART> {<MESSAGE PART>}) <MESSAGE PART> ::= <DEFINITION_MESS> <STATISTICS_MESS> <OPP_MOD_MESS> OD_MESS> <INSTRUCTION_MESS> TACTIC_DEFINITION> ::= <TEAM_MENTALITY> <GAME_PACE> <TEAM_PRESSURE> RE> <FIELD_USE> <PLAYING_STYLE> <RISK_TAKEN> <OFFSIDE_TACTIC> <POSITIONING_EXCHANGE_USE> NGE_USE> <FORMATIONS_USED> <FORMATION> ::= <PREDEFINDED_FORMATION> <FORMATION_NAME> <FORMATION_DEFINITION> <PREDEFINED_FORMATION> ::= att <FORMATION_DEFINITION>::= {(<PLAYER> <POS_NUMBER> <PLAYER_POSITIONING> IONING> <PLAYER_TYPE>)} <PLAYER_POSITIONING> ::= <VERTICAL_POSITIONING> <HORIZONTAL_POSITIONING> TIONING> Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 45 COACH UNILANG - Mensagens ƒ Tipos de mensagens principais: Definition Statistics Opponent Modeling Instruction <MESSAGE>::= (<TIME> <ID> <MESSAGE PART> {<MESSAGE PART>}) <MESSAGE PART>::= <DEFINITION_MESS> <STATISTICS_MESS> <OPP_MOD_MESS> <INSTRUCTION_MESS> <DEFINITION_MESS> ::= (definition <ID> <DEFINITION >) <STATISTICS_MESS> ::= (statistics <ID> <STATISTICS>) <OPP_MOD_MESS> ::= (opp_mod( <ID> <OPP_MOD>) <INSTRUCTION_MESS> ::= (instruction <ID> <INSTRUCTION>) Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 46 23

24 COACH UNILANG - Definições ƒ Definição de novos conceitos: <DEFINITION>::= (region <REGION_NAME> <REGION>) (period <PERIOD_NAME> < PERIOD>) (tactic <TACTIC_NAME> <TACTIC>) (formation <FORMATION_NAME> <FORMATION>) (situation <SITUATION_NAME> <SITUATION>) (active_type <ACTIVE_TYPE_NAME> <ACTIVE_TYPE>) (recovery_type <RECOVERY_TYPE_NAME> < RECOVERY_TYPE>) Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 47 Coach Unilang - Regiões ƒ Regiões pré-definidas da COACH UNILANG <REGION>::= <SIMPLE_REGION> (<SIMPLE_REGION> <SIMPLE_REGION>}) <SIMPLE_REGION>::= <PREDEFINED_REGION> <REGION_NAME> <REGION_DEFINITION> <PREDEFINED_REGION>::= field outside our_middle_field their_middle_field le_field our_leftwing our_middle... <REGION_DEFINITION> ::= <POINT> (rect( <POINT> <POINT>) (quad <POINT> <POINT> <POINT> <POINT>) (circle <POINT> [real]) (arc <POINT> [real] [real] [real] [real]) Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 48 24

25 Coach Unilang Tácticas ƒ Team mentality (very offensive, offensive, normal, defensive, very defensive) (sleep, ease_up,, normal, speed_up, give_everything) no_pressure,, standoff, normal, pressure, high_pressure) (wings, middle, balnced,, right wing, left_wing) short_passing,, passing, normal, long_ball, very_long_ball) zonal_defense,, normal, individ_marking) very_safe,, safe, normal, risky, very_risky) (offside trap use, offside careful) ƒ Game pace (sleep, ƒ Team pressure (no_pressure ƒ Field use (wings, middle, ƒ Attacking style (short_passing ƒ Defending style (zonal_defense ƒ Risk taken (very_safe ƒ Offside tactic (offside trap use, offside careful ƒ Positioning exchange use ƒ Formations Used Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 49 Coach Unilang Tácticas <TACTIC>::= <PREDEFINED_TACTIC> <TACTIC_NAME> <TACTIC_DEFINITION> <PREDEFINED_TACTIC>::= normal score_lots counter_attack keep_possession... <TACTIC_DEFINITION>::= <MENTALITY> <GAME_PACE> <PRESSURE> <FIELD_USE> <PLAYING_STYLE> <RISK_TAKEN> <OFFSIDE_TACTIC> <POS_EXCHANGE_USE> <FORMATIONS_USED> <PLAYING_STYLE>::= (<ATTACKING_STYLE> <DEFENDING_STYLE>) <FORMATIONS_USED>::= ({(<SITUATION> <FORMATION> <FORMATION_SHAPE>)}) <FORMATION_SHAPE>::= <FORMATION_WIDTH> <FORMATION_HEIGHT> Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 50 25

26 Coach Unilang - Formações ƒ Distribuições espaciais dos jogadores ƒ Pré-defindas formações comuns (433, 442, 343,etc.) ƒ Mecanismo de alto-nível de definição de formações 442 ƒ Selecção de tipos de jogadores Left Left Center Center Right Center Right Left Left Center Center Right Center Right Left Left Center Center Right Center Right 442 Diamond Left Left Center Center Right Center Right Forward Middle Forward 9 Middle Defense Middle 6 Defense Sweeper Goal Keeper Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 51 Coach Unilang - Formações <FORMATION>::=<PREDEF_FORMATION> <FORMATION_NAME> <FORMATION_DEFINITION> <PREDEF_FORMATION>::= att att 442diamond <FORMATION_DEFINITION>::= {(<PLAYER> <POSITIONING_NUMBER> <PLAYER_POSITIONING> <PLAYER_TYPE>)} <PLAYER_POSITIONING>::= <VERTICAL_POSITIONING> <HORIZONTAL_POSITIONING> <VERTICAL_POSITIONING>::= gk sweeper defense defense_middle middle middle_forward forward <HORIZONTAL_POSITIONING>::= left left_center center right_center right Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 52 26

27 Coach Unilang - Situações ƒ Análise de alto-nível do estado do mundo ƒ Situações básicas: attack, defense, passing from attack to defense, scoring opportunities, goalie free kicks, goal kicks, kickoffs, corners, kickins and free kicks. <SITUATION>::= <PREDEF_SITUATION <SITUATION_NAME> <SITUATION_DEFINITION> <PREDEF_SITUATION>::= attack defend defense_to_attack attack_to_defense our_opportunity their_opportunity our_goalie_kick their_goalie_kick ick <SITUATION_DEFINITION>::= (true) (false) (team_in_possession( <TEAM><PERIOD>) (player_position <TEAM> <PLAYER> <REGION>) ball_position <REGION>) (ball_velocity <VALUE>) (ball_possession( <TEAM> <PLAYER>) not <CONDITION>) (and <CONDITION> <CONDITION< CONDITION>) (or <CONDITION> <CONDITION>) Exemplo: (situation attack (and (ball_position( their_middle_field) ) (ball_possession( our any))). Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 53 Tipos de Jogadores e Acções ƒ Player behaviors with and without ball Active type Actions with ball ƒ Shoot, pass, forward, dribble, run with the ball, hold, clear Recovery type Actions without ball ƒ Interception, tackle, mark pass line, mark a player, go to ball, move strategically Action results: ƒ success, opp_goalie_catch, our_goalie_catch,, out of field, intercepted, stolen <ACTION>::= shoot pass forward dribble run hold clear r any <ACTION_RESULT>::= success opp_goalie_catch our_goalie_catch out interception stolen fail any <ACTION_PARAMETERS>::= (<DISTANCE> <POWER> <SAFETY>) Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 54 27

28 Tipos de Jogadores ƒ Player behavior with ball and without ball ƒ Tendency to do each action in each regions in a given manner ƒ Simple predefined behaviors available <PLAYER_TYPE>::= <ACTIVE_TYPE> <RECOVERY_TYPE> <ACTIVE_TYPE>::= <PREDEF_ACTIVETYPE> <ACTIVE_TYPE_NAME> <ACTIVETYPE_DEF> <PREDEF_ACTIVETYPE>::= basic normal shooter dribbler passer ser <ACTIVETYPE_DEF>::= ({(<ACTION> <REGION_FROM> <REGION_TO> <ACTION_PARAMETERS> <VALUE>)}) <RECOVERY_TYPE>::= <PREDEF_RECTYPE> <RECOVERY_TYPE_NAME> <RECTYPE_DEF> <PREDEF_RECTYPE>::= normal positional marker aggressive <RECTYPE_DEF>::= ({(<RECOVERY> <REGION> <RECOVERY_PARAMETERS> <VALUE>)}) Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 55 Instruções ƒ Mudar as partes da táctica: <INSTRUCTION>::= (change_tactic <TACTIC>) (change_mentality( <MENTALITY>) (change_game_pace <GAME_PACE>) (change_risk_taken <RISK_TAKEN>) (change_field_use <FIELD_USE>) (change_playing_style <PLAYING_STYLE>) (change_pressure <PRESSURE>) (change_offside_tactic<offside_tactic>) (change_pos_exchange_use <POS_EXCHANGE_USE>) (change_formation <SITUATION_NAME> <FORMATION> <FORMATION_SHAPE>) (change_formation_pos <FORMATION_NAME> <POS_NUMBER> <PLAYER_POSITIONING> <PLAYER_TYPE>) (change_player_type <PLAYER_TYPE_NAME> <ACTIVETYPE_DEF> <RECTYPE_DEF>) Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 56 28

29 Ferramentas FC Portugal ƒ Visual Debugger ƒ Visualizador 3D ƒ Team Designer ƒ World State Error Analizer ƒ Client OffLine ƒ Monitor de Jogo 2D Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 57 ƒ Permite teste e afinação da equipa ƒ Mostra o que os agentes vêem, ouvem, sentem, pensam e fazem! Projecto FC Portugal Visual Debugger Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 58 29

30 Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 59 Projecto FC Portugal Visualizador 3D Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 60 30

31 Estrutura da Apresentação ƒ Introdução - A Iniciativa RoboCup ƒ A Liga de Simulação e o Simulador SoccerServer ƒ O Futebol Robótico em Portugal ƒ Projecto FC Portugal ƒ Resultados Obtidos ƒ Conclusões Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 61 ƒ ƒ ƒ Projecto FC Portugal Campeonato da Europa Amsterdam Primeira Fase - Grupo A 3-0 Essex Wizards (England) 13-0 Lucky Luebeck (Germany) 4-0 Cyberoos (Australia) 22-0 Pizza Tower (Italy) 19-0 Polytech (Russia) 6-0 PSI (Russia) Quartos de Final e Meias Finais 13-0 Wroclaw (Poland) 5-0 Essex Wizards (England) Final 2-0 Karlsruhe Brainstormers (Germany) Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 62 31

32 Projecto FC Portugal Campeonato da Europa Amsterdam LIACC Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 63 Projecto FC Portugal Campeonato do Mundo Melbourne Primeira Fase - Gropo E Portugal 33 0 Oulu2000 (Finland) Portugal 18 0 Zeng2000 (Japan) Portugal 20 0 Robolog2000 (Germany) Segunda Fase Portugal 7 0 Essex Wizards (England) Portugal 3 0 Karlsruhe Brainstormers (Germany) Portugal 6 0 YowAI2000 (Japan) MeiasMeias-Finais Portugal 6 0 ATTATT-CMU2000 (USA) Final Portugal 1 0 Karlsruhe Brainstormers (Germany) LIACC Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 64 32

33 Projecto FC Portugal Campeonato do Mundo Melbourne LIACC Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 65 Projecto FC Portugal Campeonato da Europa Paderborn Primeira Fase - Grupo A FC Portugal Portugal 2 0 FC Portugal Portugal 3 1 FC Portugal Portugal 26 0 FC Portugal Portugal 5 2 FC Portugal Portugal 3 1 Segunda Fase Sharif Arvand (Iran) Aras (Iran) Osnabruck (Germany) UvaTrilearn (Netherlands) Lucky Luebeck (Germany) Portugal 6 0 Dr Web (Russia) Portugal 9 0 Robolog (Germany) Portugal 1 0 Karlsruhe Brainstormers (Germany) Final Portugal 1 0 Karlsruhe Brainstormers (Germany) LIACC Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 66 33

34 Projecto FC Portugal Campeonato do Mundo Seattle ƒ Primeira Fase Grupo A Monkeys (Japan) 9 0 TUT-Grove (Japan) 32 0 RMIT Goannas (Australia) 8 0 Robolog2001 (Germany) ƒ Segunda Fase Grupo C 5 0 Helli Respina (Iran) 16 0 UtUtd (Iran) 4 0 FC Tripletta (Japan) 13 0 AT Humboldt (Germany) 22 0 ATTUnited2001 (USA) ƒ Fase Final 8 0 YowAI2001 (Japan) 4 1 UvaTrilearn (Netherlands) 0 3 Tsinghuaeolos (China) 0 1 Karlsruhe Brainstormers01 (Germany) Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 67 Estrutura da Apresentação ƒ Introdução - A Iniciativa RoboCup ƒ A Liga de Simulação e o Simulador SoccerServer ƒ O Futebol Robótico em Portugal ƒ Projecto FC Portugal ƒ Resultados Obtidos ƒ Conclusões Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 68 34

35 Conclusões - RoboCup ƒ Veio estimular investigação realizada em: Inteligência Artificial Distribuída Robótica Inteligente ƒ Chamar a atenção da comunicação social e do público em geral para esta investigação ƒ Ligas colocam problemas de investigação distintos mas ao mesmo tempo interrelacionados Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 69 Conclusões ƒ Liga de Simulação: Complexidades dos sistemas robóticos (erros na percepção e acção) Cenário realista do ponto de vista da tarefa cooperativa (futebol) Vasto conjunto de desafios para os investigadores da área dos SMA Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 70 35

36 ƒ Liga de Simulação: Conclusões Simulação em tempo-real Diversas fontes de Informação Sensorial e disponibilidade de sensores configuráveis Modelo energético realista Comunicação pouco fiável e com baixa largura de banda Percepção e acção assíncronas Ambiente multi-objectivo, parcialmente cooperativo e parcialmente adverso Vasto conjunto de acções de baixo-nível disponíveis Necessidade de transformar as acções de baixo-nível em comandos de alto-nível Necessidade de criar acções colectivas complexas Agentes heterogéneos Agente treinador com visão global do mundo Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 71 Conclusões Tópicos de Investigação ƒ Coordenação de equipas de Agentes Heterogéneos em Ambientes com Adversários SBSP - Situation Based Strategic Positioning DPRE - Dynamic Positioning and Role Exchange ƒ Conceito de Estratégia para uma Competição - STRATEGY ƒ Comunicação em Sistemas Multi-Agente - ADVCOM ƒ Percepção Inteligente - SLM - Mecanismo de Visão Estratégica ƒ Técnicas de Optimização Optimum Kick, Smart Dribble ƒ Aprendizagem e Modelação de Oponentes em Ambientes com Adversários ƒ Futebol Decisão Individual (Com Bola e sem Bola), Marcação de Linhas de Passe Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 72 36

37 Conclusões Aplicações da Investigação do RoboCup ƒ Competições Desportivas Reais/Virtuais ƒ RoboCup Rescue ƒ Cenários de Guerra ƒ Limpeza de Minas e Exploração de Terreno ƒ Controlo de Robôs Hospitalares ƒ Coordenação de Transportes Públicos ƒ Controlo de Satélites e de Armas Nucleares ƒ Limpeza de Radioactividade e de Lixo Tóxico ƒ Implementação de Oponentes AI para Jogos de Simulação Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 73 ƒ Páginas Web: Informação Adicional RoboCup Federation - RoboCup2002 Fukuoka - RoboCup2003 Padova - RoboCup2004 Lisboa - Luis Paulo Reis ƒ Contactos Luís Paulo Reis lpreis@fe.up.pt Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 74 37

38 Leituras Adicionais ƒ Manual do Soccer Server ƒ Manuais com regras das diversas Ligas do RoboCup ƒ Homepage FC Portugal e Artigos do FC Portugal ƒ Videos e Logfiles de jogos do RoboCup ƒ Artigos das principais equipas de simulação do RoboCup:, Brainstormers,, CMUnited, UvaTrilearn,, etc. ƒ Artigos das principais equipas de outras ligas: Cornell Big Red,, CS Freiburg,, UNSW, etc. Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 75 Conclusões Novos Projectos ƒ Ligas Robóticas (5DPO, Portus,, LEMAS) ƒ Rescue e outros Domínios ƒ Simulador Actual Treinador/Analisador Coach Unilang, Interface Gráfica Apredizagem e Modelação de Oponentes Extensões do SBSP, DPRE, ADVCOM e SLM ƒ Extensões do Simulador Simulador 3D Jogadores Heterogéneos Visualização 3D, Comentador, Analista Global Coaching Game Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 76 38

39 ƒ No Futuro? Conclusões O RoboCup no Futuro Será possível construir uma equipa de Robôs que em 2050 seja capaz de vencer a equipa campeã mundial de futebol? ƒ Dificuldades Principais? Sensores Robóticos? Actuadores Robóticos? Cérebro Artificial? Comportamento Social? ƒ RoboCup não é só Competição! Universidades e Empresas Investigação aplicada em outras áreas Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 77 Conclusões Uma Visão ƒ Será mesmo Possível em 2050? ƒ Qual é o estado presente de desenvolvimento? Luís Paulo Reis / 2003 Slide Nº 78 39