Open Systems vs closed systems

 Robotik Programmierung bis ca. 2010 erfolgte nach einem Bias den man rückblickend als "closed system" definieren kann. Die Kernidee lautet ein Computerprogramm zu schreiben was dem Roboter und damit dem Microcontroller vorgibt was zu tun ist. Ein Roboter wird als Computer verstanden den es zu programmieren gilt mittels Programmiersprache wie Python oder C++ und mögliche Probleme des Roboters werden allein im Source code verortet.

Bis ca. 2010 war dies die einzig denkbare Option in der Robotikprogrammierung, es gab keine debatte darüber ob das Prinzip sinnvoll ist oder nicht weil es keine Alternative dazu gab. Die einzige Frage war wie ein Programm beschaffen sein muss damit der Roboter eine Aufgabe erfüllt, also welche Algorithmen und welche externen Bibliotheken benötigt werden.

Das beschriebene Prinzip hat einen entscheidenen Nachteil: es funktioniert als geschlossenes Prinzip. Die Leistungsfähigkeit der Maschine wird durch die interne Funktion der Maschine limitiert. Der Roboter verfügt über Servomotoren mit einer maximalen drehzahl und der Roboter verfügt über ein Computerprogramm was vorgibt, was die Maschine zu leisten vermag. Ein "closed system" verfügt über keine Kommunikation mit der Außenwelt dies wird sogar aktiv vermieden mit der begründung dass autonome Roboter keine Kommunikation benötigen.

Die neuere weitaus mächtige Strategie zur Programmierung von Robotern besteht darin, ein "open system" zu entwickeln. Hierbei liegt der Fokus nicht auf der Maschine sondern die Maschine steht in Interaktion mit der Umwelt. Die Umgebung kommuniziert mit dem Roboter über ein Kabel und über Befehle. Dieses Interface gilt es zu optimieren. Ein solcher Roboter hat kein klassisches Computerprogramm und wenn es eines gibt ist das unwichtig. Es kann in unterschiedlichen PRogrammiersprachen realisiert sein oder sogar als analoger Schaltkreis realisiert werden, es limitiert jedoch nicht die Handlungsmöglichkeiten des Roboters. Ein "open system" wird allein über die Umgebung limitiert, also welche Befehle die Umgebung an den Roboter sendet.

In einem offenen System ist Künstliche Intelligenz ausgelagert, sie ist nicht intern im Roboter in Form eines Algorithmus verbaut sondern die Intelligenz befindet sich in der Umgebung. Dort hat sie die Form eines schwarzen Linie auf dem Boden welche die Richtung vorgibt, oder es ist ein menschlicher Operator der Befehle vorgibt oder es ist ein Hinderniss in einem Labyrinth wodurch der Roboter zum Stehen gebracht wird. Folgerichtig hat der Roboter keinerlei Intelligenz oder nur eine sehr geringe Intelligenz die sich darauf beschränkt die Umgebung über sensoren wahrzunehmen. Ein solches System wird auch als passives System oder als embedded cognition AI bezeichnet. Seit ca. dem 1990 werden solche Systeme in der literatur diskutiert, hauptsächlich durch Rodney Brooks und Stevan Harnad.

Brooks postulierte dass Roboter über die Umgebung gesteuert werden können, z.B. über eine externe lichtquelle außerhalb des Roboters während Harnad auf natürliche Sprache als Kommunikationsmedium mit Robotern fokussierte.

Auch "open system" müssen entwickelt und programmiert werden. Es braucth also Robotik hardware und sogar eine Software die die Hardware steuert. Es gibt jedoch einen massiven design unterschied, weil ein "open System" als Kommunikstionsgerät entwickelt wird und weniger als Computer. Ein Roboter ist folglich eine Art von Funkempfänger und nicht so sehr eine Turing Maschine.