蘋果的智慧 - Part2.2 再談移動

不知您有沒有發現到，在上一章裡初級智慧動物像無頭蒼蠅那樣隨意亂竄，這是因為它沒有目標可以追尋。在本章裡，我們將利用滑鼠游標代表另一隻動物，而具有初級智慧的那隻動物會來追逐牠。


取得滑鼠游標座標

系統變數 mouseX 和 mouseY 分別表示滑鼠的 X 座標和 Y 座標。當移動滑鼠時，您所取得的 mouseX 和 mouseY 數值也會跟著改變。

這兒我們要讓初級智慧動物追逐游標，游標移動到哪裡牠便跟著移動到那裡，程式碼如下：

int cx, cy;
int vx, vy;

void setup() {
  size(800,600);
  cx = width / 2;
  cy = height / 2;
}

void draw() {
  background(155);
  if (mouseX > cx)
    vx = 1;
  else
    vx = -1;
  if (mouseY > cy)
    vy = 1;
  else
    vy = -1;
  cx += vx;
  cy += vy;
  rect(cx, cy, 5, 5);
}

蘋果的智慧 - Part2.1 移動

本章旨在探討初級智慧動物如何移動。

在說明如何移動之前，我們要先瞭解 Processing 的座標系統。Processing 是以螢幕的左上角落為座標原點 (0, 0)，水平方向為 X 軸，往右為正(+)，往左為負(-)；垂直方向為 Y 軸，往下為正(+)，往上為負(-)。旋轉方向順時針為正(+)，逆時針為負(-)。您可以參考 https://processing.org/tutorials/drawing/


最初出現的地方

為了方便觀察，最開始我們會將初級智慧動物置放於螢幕中央，如此牠不至於很快就走出螢幕而消失不見。程式碼如下：

size(800, 600)       // 設置螢幕大小，水平為 800 單位，垂直為 600 單位
int cx = width / 2      // cx 表動物目前的水平座標位置
int cy = height / 2     // cy 表動物目前的垂直座標位置

width 和 height 都是公用變數，其意思分別是螢幕的水平尺寸和垂直尺寸，在此處也就是 800 x 600。

如果我們希望初級智慧動物是隨意出現在螢幕的任一角落，我們可以使用亂數函式 random，程式碼可以修改如下：

size(800, 600)       // 設置螢幕大小，水平為 800 單位，垂直為 600 單位
int cx = (int)random(0, width)      // cx 表動物目前的水平座標位置
int cy = (int)random(0, height)     // cy 表動物目前的垂直座標位置

因為 random 傳回的值是 float 的格式，為了要配合 cx 和 cy 的 int 格式，所以我們要在前面加上 (int) 做格式轉換的動作。

然後，我們畫出一個 5x5 單位的正方形來代表初級智慧動物，程式碼如下：

rect(cx, cy, 5, 5);

完整程式碼如下：

int cx, cy;

void setup() {
  size(800,600);
  cx = width / 2;
  cy = height / 2;
}

void draw() {
  rect(cx, cy, 5, 5);
}

更改為隨機出現在任一位置，完整程式碼如下：

int cx, cy;

void setup() {
  size(800,600);
  frameRate(2); // 指定影格速率，每秒執行 2 次 draw 函式
}

void draw() {
  background(155);  // 指定背景顏色，此處有刷新螢幕的作用
  cx = (int)random(0, width);
  cy = (int)random(0, height);
  rect(cx, cy, 5, 5);
}


移動碼

初級智慧動物會依據移動碼的數值來移動。移動碼又可分為水平分量與垂直分量。分量的值愈大表移動速度愈快，反之則愈慢，若為 0 則表示靜止不動。

我們用變數 xv 和 yv 分別代表水平分量和垂直分量的移動值，將位置變數 cx 和 cy 分別加入變數 vx 和 vy，就可以讓初級智慧動物產生移動的效果。

移動有方向性，所以 xv 和 yv 有正負的分別。另外為了限制移動的速度，此處我們將移動分量暫時限定於 -5 ~ 5 之間。

程式碼如下：

int vx = (int)random(-5, 5);
int vy = (int)random(-5, 5);
cx += vx;
cy += vy;


完整程式碼如下：

int cx, cy;

void setup() {
  size(800,600);
  cx = width / 2;
  cy = height / 2;
  frameRate(10);
}

void draw() {
  background(155);
  int vx = (int)random(-5, 5);
  int vy = (int)random(-5, 5);
  cx += vx;
  cy += vy;
  rect(cx, cy, 5, 5);
}


延伸閱讀

亂數 random 函式 https://processing.org/reference/random_.html

蘋果的智慧 - Part1 智慧的分級

「蘋果的智慧」這本書將機器智慧概分為初級智慧與中級智慧。

初級智慧動物會隨機取得一個指令，告訴他該往右、往左或往其他方向移動，另外還會隨機取得移動的速度。

中級智慧動物除了俱備初級智慧動物所有的屬性之外，它最特別的是有記憶功能，它會學習，可以透過記憶資料庫告訴他在面對問題時該怎麼做。

蘋果的智慧 - Part0 前言

作者黃松榮於民國72年12月出版一本書，書名叫「蘋果的智慧」，這本書在我書架內已塵封30幾年了，最近在臉書看到一篇有關人工智慧的貼文，剛好我這幾年來也在玩自走車和機器人，心想或許能為機器人加入一些人工智慧，於是就把這本書再重新翻出來看看。

這本「頻果的智慧」書中所謂的人工智慧，前面幾個章節僅僅只是模擬動物如何移動、搜尋、獵殺或躲避，最後一個章節則加入記憶。若以現今的電腦遊戲設計方法來看，書中所謂的人工智慧只能算是幼稚園等級。雖然如此，它還是有很多地方值得初學者來學習的。

「頻果的智慧」書中的範例程式是用 APPLE BASIC 寫的，我個人覺得 Processing 這種自然語言比 BASIC 更能表現圖形和動態效果，所以如果對人工智慧有興趣卻又不瞭解 Processing 程式語言的人可能得花更多時間和精神在這上面。

人工智慧 (Artificial Intelligence) 簡稱AI，我不多作解釋，建議您可以看一下維基百科，文中說明得非常詳細，網址 https://zh.wikipedia.org/wiki/%E4%BA%BA%E5%B7%A5%E6%99%BA%E8%83%BD
。

「頻果的智慧」目錄如下：

第1章  智慧的分級
第2章  移動與前往搜尋
第3章  初級智慧
第4章  初級智慧的互相結合
第5章  中級智慧
第6章  機器心理學簡介
第7章  蒐集編譯資料

本人會依據上述章節陸續來探討人工智慧。

列印電風扇遙控器電池蓋

夏天到了，即使不開冷氣也需要開電風扇。家裡的壁扇遙控器電池蓋失蹤許久，CR2032 電池容易掉出來，想要開啟電風扇時搖控器卻因為沒有電池而無法發揮作用，久而久之大家都寧可爬高開壁扇，也懶得再去尋找遙控器的電池。

我有3D印表機，畫機構圖也不是難事，好吧~~趁著端午假期閒閒沒事那就來做一個蓋子。


這是壁扇搖控器

這是背面，可以看到沒有蓋子。中間那個是 CR2032 電池。

量取相關尺寸後用 AutoCAD 畫圖

經過數分鐘後終於畫好了，切換視角到立體圖。

使用 Cura 切片軟體產生 GCode。

3D 列印。

列印完成。

打磨後組裝。我設計了一個10元硬幣的凹槽，可以使用10元開關這個蓋子。

成功~~~~。

3D列印確實是 Maker 的好夥伴。

上傳(Upload) hex 檔

如果別人給你的檔案不是 .ino，而是 .hex，這時該如何把它上傳(Upload)到 Arduino 呢?

這裡我們要介紹 XLoader 這套軟體給你。

官網 http://russemotto.com/xloader/

下載 http://russemotto.com/xloader/XLoader.zip

上傳步驟如下：

1. 下載 XLoader，解壓縮後執行 xloader.exe。

2. 點擊 Hex file 右側的瀏覽按鈕，選取 hex 檔案。

3. 點擊 Device 右側的按鈕，選取您的 Arduino 板子，如果是 Uno，可以選取「Uno(ATmega328」。

4. 指定正確的 COM port。

5. 指定 Baud rate 為 115200。

6. 點擊「Upload」按鈕。

一旦出現類似 "xxxxs byte uploaded" 這樣的訊息，表示完成上傳動作。