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/ NetNews Usenet Archive 1992 #18 / NN_1992_18.iso / spool / bit / listserv / csgl / 713 < prev    next >
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Text File  |  1992-08-17  |  9.3 KB  |  168 lines

  1. Comments: Gated by NETNEWS@AUVM.AMERICAN.EDU
  2. Path: sparky!uunet!paladin.american.edu!auvm!VAXF.COLORADO.EDU!POWERS_W
  3. X-Envelope-to: CSG-L@vmd.cso.uiuc.edu
  4. X-VMS-To: @CSG
  5. MIME-version: 1.0
  6. Content-transfer-encoding: 7BIT
  7. Message-ID: <01GNOSNF3G8Y000916@VAXF.COLORADO.EDU>
  8. Newsgroups: bit.listserv.csg-l
  9. Date:         Mon, 17 Aug 1992 12:40:24 -0600
  10. Sender:       "Control Systems Group Network (CSGnet)" <CSG-L@UIUCVMD.BITNET>
  11. From:         "William T. Powers" <POWERS_W%FLC@VAXF.COLORADO.EDU>
  12. Subject:      Re: separating action and perception
  13. X-To:         CSG-L@vmd.cso.uiuc.edu
  14. Lines: 152
  15.  
  16. [From Bill Powers (920817.1130)]
  17.  
  18. John van Loon (920817) --
  19.  
  20. Hello, John, welcome to the net as a real live speaker!
  21.  
  22. >To me it would seem that drivers do in fact see the disturbances. It is
  23. >true that they do not see each individual one but they do see the net
  24. >effect of them by noting the position of the car in the lane (this
  25. >includes any steering errors also).
  26.  
  27. "Disturbance" is an ambiguous term; it can refer either to the variable
  28. that is causing the disturbance (wind velocity, bump in the road) or to the
  29. effect that the disturbance has (change in direction of the car's motion).
  30. Just lately I'm experimenting with using "independent variable" to mean the
  31. CAUSES of disturbances, and "disturbance" to mean the effect, if any.
  32.  
  33. >The action of steering the car so that it stays in the lane seems like >a
  34. negative feedback type of action solely controlled by sight >(excepting for
  35. large disturbances that change the wheel position and >the change is "felt"
  36. and reacted to).
  37.  
  38. You're right, of course: this is a negative feedback system, which is what
  39. I mean by a control system. The controlled variable, from the point of view
  40. of an external observer, is the objective position of the car on the road.
  41. But when we look at the situation from the standpoint of the driver, it is
  42. a PERCEPTION of the car's position that's being controlled, which is not
  43. necessarily the same as the objective position. When the driver sees a
  44. satisfactory picture in the windshield, the car may not be centered in its
  45. lane. So (and this is the basis thesis of the PCT approach) what the driver
  46. is actually controlling is the perception, not its objective counterpart.
  47.  
  48. Note, by the way, that the perception doesn't control the action; the
  49. action controls the perception.
  50.  
  51. The turning of the steering wheel is based on the difference between the
  52. perceptual signal representing the car's position and an internal reference
  53. signal, which is more or less a picture of how the road and hood SHOULD
  54. look as framed in the windshield (in German, the name for reference signal
  55. is Sollwert -- "should-be"). The difference, the error signal, is converted
  56. into steering efforts in a direction corresponding to the sign of the
  57. error. There are some dynamic filters involved to make the whole loop
  58. stable, but that's not necessary for a discussion of the basic idea.
  59.  
  60. The controlled variable, the car's position, is neither a dependent nor an
  61. independent variable. It's part of a causal loop. It depends on the action
  62. (applying a torque to the steering wheel) at the same time that the action
  63. depends on deviation of the perceived position from its reference state
  64. determined by the driver. There are two independent variables in this
  65. situation. One is the driver's internal reference signal. The other is the
  66. set of all independent variables that can affect the car's position
  67. independently of the driver's actions -- what I have been referring to as
  68. "the disturbance." I'll say "independent variable" when I refer to the
  69. environment, and "reference signal" when I refer to the driver's brain.
  70. They're both really independent variables with respect to the steering
  71. control system.
  72.  
  73. What drivers don't see are the independent variables in the environment.
  74. They don't see the wind, and even if they see some dust blowing or trees
  75. bending, they can't see enough to calculate the forces being generated on
  76. the car. They can't see soft tires, little tilts of the road, and so on.
  77. All they perceive is where the car is, which they judge relative to where
  78. they want to percieve it. If the car swerves, there is no way of knowing
  79. what caused the swerve; there might be many simultaneously acting
  80. independent variables, which remain inseparable as their effects simply add
  81. together, or just one.
  82.  
  83. This is actually the real power of a control system. It doesn't need to
  84. know the causes of disturbances of the controlled variable. It simply
  85. monitors the controlled variable itself, compares what it senses with some
  86. reference-state for the perception, and acts to keep the difference as
  87. small as possible.
  88.  
  89. The point I was making to Penni Sibun concerned the relationship between
  90. the driver's actions (applying torques to the steering wheel) and the
  91. perceptions that are controlled as a result (the observed position of the
  92. car on the road, as the driver sees it). In some of the materials Penni
  93. cited, the statement appears that action and perception are inseparable.
  94. But when there are independent variables in the environment which have just
  95. as much influence on the outcome as the actions do, it is the outcome that
  96. remains the same, while the actions vary to oppose the effects of those
  97. independent variables. So the perception (of the car's position) remains
  98. essentially stable, but the actions (torques applied to the steering wheel)
  99. vary as the independent variables in the environment vary.
  100.  
  101. As a result, you can be driving down a nice straight road with the steering
  102. wheel in just about any position, depending on how much crosswind there is,
  103. how much the road is tipped, and how well aligned your front end is.
  104. There's no way to tell, just by looking at the car's behavior, what the
  105. steering wheel is doing. So action and perception become decoupled; the
  106. variations in action correlate mostly with the external independent
  107. variables, and hardly at all with the controlled variable. The angle of the
  108. wheel correlates highly with the sideward forces due to the crosswind, but
  109. because of that, shows very little relationship with the direction the car
  110. is going.
  111.  
  112. The reason that seeing or not seeing independent variables is important is
  113. best understood in relation to conventional interpretations of behavior.
  114. From the standpoint of an external observer, it seems that the independent
  115. variables are causing the behavior -- the crosswind is causing the driver
  116. to turn the steering wheel. If you were from Mars, and didn't know anything
  117. about driving cars, you might conclude that the driver is somehow sensing
  118. the wind, the deviation of the road from level, the state of the tires, and
  119. all the other variables than influence the car's direction, and is
  120. responding to them by turning the wheel by a calibrated amount. You would
  121. see what seems to be a stimulus-response situation.
  122.  
  123. If you didn't ask too many questions about HOW the driver senses these
  124. things, and how he or she does so with such precision, and how these
  125. stimuli get translated so precisely into just the steering torques that are
  126. needed, you might think you have an adequate explanation of the phenomenon.
  127. It would never occur to you that there is another variable involved, the
  128. path of the car, that is actually under active control. The fact that the
  129. steering forces balance out all the external forces so accurately that the
  130. car stays in its lane for mile after mile would not seem remarkable if you
  131. weren't a physicist -- that's just good luck for the driver. It wouldn't be
  132. at all obvious that what the driver is REALLY sensing is the position of
  133. the car; the driver isn't sensing any of those supposed "stimuli."
  134.  
  135. This, I maintain, is the story of all conventional approaches to
  136. understanding behavior. The supposed causes of behavior, the independent
  137. variables or "stimuli," are really just influencing perceptions that the
  138. organism has under control. The actions that result from applying these
  139. independent variables are really opposing disturbances of the controlled
  140. variable -- usually very successfully. Organisms are such good control
  141. systems, unfortunately, that controlled variables do little varying that
  142. can be related to external events. The result is that they're easy to
  143. overlook. Statistical analysis is most likely to reject them as
  144. insignificant, even if the experimenter accidentally includes them in the
  145. list of variables to be tested for significance.
  146.  
  147. The AI and AL approaches (artificial intelligence and artificial life)
  148. uniformly assume that the consequences of acting simply follow regularly
  149. from the actions. As in most conventional sciences of life, they name
  150. actions by their consequences -- "turning left" rather than "applying a
  151. torque to the steering wheel." They would assume, for example, that
  152. steering a car around a curve simply results from commanding that the arms
  153. turn the steering wheel by a specified amount. As every driver knows,
  154. however, it's sometimes both possible and necessary to go around a curve to
  155. the left by turning the steering wheel to the right, if the curve is too
  156. steeply banked for your speed or if a crosswind is blowing the car into the
  157. curve, or both. There's no one "command" that can produce turning left in a
  158. real environment. The system has be be organized to turn the wheel by ANY
  159. AMOUNT and IN ANY DIRECTION that's required at the moment. Only a control
  160. system can behave like that. A command-driven system can't.
  161.  
  162. I once heard it said that asking Kenneth Orr a question was like trying to
  163. get a drink of water from a fire hose. I'm glad I'm not like that.
  164.  
  165. Best,
  166.  
  167. Bill P.
  168.