Модельные задачи и соревнования роботов

Для стимулирования развития разработок в области интеллектуальных роботов были предложены несколько модельных задач. Для мобильных колесных, шагающих, плавающих и летающих роботов – это задачи ориентации и навигации в пространстве. Для отработки задач группового управления, методов управления шагающих роботов международной ассоциацией RoboCup предложена задача игры в футбол.

Гонки беспилотных наземных машин IGVC ([IGVC]) являются ежегодно проводимыми соревнованиями среди студентов американских университетов с призовым фондом в несколько десятков тысяч долларов. Цели этих соревнований - создать машины, способные самостоятельно перемещаться по заданной местности (природному ландшафту), без управления с помощью человека либо другого живого организма.

8 октября 2005 года состоялись вторые гонки DARPA Grand Challenge ([DARPA]), по правилам которых победитель должен быстрее всех преодолеть расстояние в 175 миль (примерно 280 км) по бездорожью менее чем за 10 часов. Соревнования проводятся между автономно управляемыми механизмами, управление человеком либо другим биологическим организмом запрещено. Призовой фонд составляет $2 млн.

В отличие от первых соревнований, 5 из 23 машин преодолели весь маршрут и добрались до финиша. Победителем была признан робот Stanley из Стэнфордского университета. Он пересек финишную прямую через 6 часов 53 минуты после старта. Ещё через 11 минут за ним последовал условный чемпион прошлого забега -робомобиль Sandstorm из университете Карнеги-Меллона. Stanley представляет собой модифицированный Volkswagen Touareg R5 под управлением семи компьютеров на базе Pentium M, оснащённый GPS, инерционными датчиками, лазерными измерителями дальности, видеокамерами и системой радаров. Все сенсоры сканируют окружающее пространство с частотой в 10-100 Гц, что позволяет Stanley в реальном времени обнаруживать и обходить препятствия.

А нонсировано третье соревнование автономных автомобилей-роботов "Великий вызов" (Grand Challenge), на этот раз перенесённое из пустыни в город, и потому сменившее название на DARPA Urban Challenge. По условиям нового состязания беспилотные машины, как и в предыдущие два раза — без какого-либо управления со стороны, должны закончить 97-километровый городской маршрут не более чем за 6 часов, с соблюдением всех правил дорожного движения. Команда, чья машина придёт первой, получит $2 миллиона, второй — $500 тысяч и третьей $250 тысяч.

Молодежный фестиваль «Мобильные роботы» ([Мобильные роботы]) проходит ежегодно с 1995 года в Институте Механики МГУ им. Ломоносова. Соревнования автономных мобильных роботов проводятся на ограниченной ровной горизонтальной площадке – полигоне. Над полигоном подвешено некоторое количество (10 – 15) «маяков», имеющих излучатели; если излучатель включен, то маяк является активным. Маяк оборудован оптическим датчиком, позволяющим автоматически фиксировать момент прохождения под ним отражающего диска робота. На полигоне нанесена также полоса–трасса, образованная отрезками прямых и дуг окружностей. В регламент соревнований входят задания по навигации роботов по маякам, отслеживанию полосы с преодолением препятствий.

Для отработки задач группового управления, методов управления шагающих роботов международной ассоциацией RoboCup ([RoboCup]) предложена задача игры в футбол. В RoboCup заявлен следующий манифест: "Через 50 лет, в 2050 году, команда роботов-футболистов должна выиграть у Чемпиона мира по футболу (команды людей-футболистов)".

В свое время задача научить играть компьютер в шахматы послужило мощным толчком для развития науки. Игра в футбол является более сложной задачей ([Охоцимский и др., 2000]), поскольку протекает в реальном времени на игровом поле с быстроменяющейся обстановкой. В настоящее время предложен ряд различных схем организации соревнований роботов-футболистов, например схемы соревнований Ассоциации RoboCup, или схемы, принятые в Международной Федерации FIRA ([Fira]). Одним из видов соревнований является виртуальный футбол, когда на компьютере моделируется игровая среда, движение мяча и действия игроков. Виртуальный футбол является хорошим полигоном для отработки задач коллективного поведения и использования многоагентных систем.

Для популяризации робототехники во многих странах ежегодно проводятся национальные чемпионаты по боям роботов. Для участия в этих соревнованиях создаются радиоуправляемые или автономные роботы. С середины 1990-х американская компания BattleBots Inc проводит соревнования, собирающие на своих площадках более тысячи участников и десятки тысяч зрителей. Чемпионаты транслируются по телевидению и в Интернете. Eurobot - крупнейшие ежегодные соревнования роботов в Европе. Каждый год в них принимают участие сотни команд. В этом году турнир Eurobot пройдет с 1 по 3 Июня в Катании, Сицилия. Соревнования роботов по борьбе сумо проходят в Японии и США. Считается, что подобные соревнования позволяют превратить изучение сложной техники в увлекательную игру.

Заключение

На сегодняшний день интеллектуальные роботы вышли из области чисто научных разработок и становятся такими же необходимыми элементами повседневной жизни, как телевидение и сотовая связь.

Однако, чтобы вызвать полноценный бум, необходимо преодолеть некоторые ключевые проблемы. Остаются задачи коммуникации и координации. Требует проработки и механизм захвата.

И все же способности роботов быстро развиваются. Согласно исследованиям, 1.5-кг мозг человека может выполнять около 100 трлн операций в секунду — почти втрое больше, чем самый мощный в мире компьютер Earth Simulator. Развиваясь по закону Мура, машины могут достичь такой обрабатывающей мощности. Однако, чтобы быть достаточно полезным, роботу не нужны все возможности человеческого мозга. Умственных способностей рыбки гуппи примерно в 1000 млн операций в секунду вполне достаточно, чтобы мобильные бытовые роботы могли уверенно ориентироваться в незнакомом окружении. Даже лишенные человеческого разума, роботы-андроиды займут часть рынка. Sony, Honda и некоторые другие японские компании предлагают роботов-компаньонов.

О масштабах происходящих перемен дают данные об объемах продаж. По подсчетам экспертов, объем рынка "бытовых роботов" в Японии в прошлом году составил 390 млрд. иен ($3,2 млрд.), а к 2025 году достигнет годового объема в 8 трлн. иен ($70 млрд.).

В этом году рынок персональных и мобильных роботов должен вырасти до 5,4 млрд долл. и стать крупнее рынка промышленных стационарных роботов, утверждает Дэн Кара, президент фирмы Robotics Trends, которая организует конференции и пропагандирует отрасль. К 2010 году, по словам Кара, эта цифра приблизится к 17 млрд долл. Пусть некоторые считают эти оценки слишком оптимистичными, но у Кара есть наглядные свидетельства наступления лихорадки роботизации. В прошлом году выставка Robodex в Японии собрала около 68 тыс. посетителей, да и объемы продаж Roomba и da Vinci говорят сами за себя.

Сегодня мы живем в стремительно изменяющемся мире, неотъемлемой частью которого будут роботы, обладающие искусственным интеллектом. Мы не можем остановить эти изменения, но в наших силах направить их для улучшения жизни человека.

Список литературы

[Макаров и др., 2003] Макаров И.М., Топчиев Ю.И. Робототехника: история и перспективы.-М.: Наука, Издательство МАИ, 2003.

[Мобильные роботы] Фестиваль "Мобильные роботы" в МГУ. http:// www.robot.ru

[Охоцимский и др., 2000] Охоцимский Д.Е., Павловский В.Е., Плахов А.Г., Туганов А.Н.. Моделирование игры роботов-футболистов и базовые алгоритмы управления ими. // Искусственный интеллект, N 3, 2000.

[Поспелов, 1988] Поспелов Г.С. Искусственный интеллект - основа новой информационной технологии. -М.:Наука, 1988.

[Попов и др., 1976] Попов Э.В., Фридман Г.Р. Алгоритмические основы
интеллектуальных роботов и искусственного интеллекта, М: Наука, 1976.

[Попов и др., 1990] Попов Е.П., Письменный Г.В. Основы робототехники: Введение в специальность. М.:Высш.шк., 1990.

[Финн, 2004a] Финн В.К. Искусственный интеллект: Идейная база и основной продукт, 9-я национальная конференция по искусственному интеллекту, Труды конференции, Т.1, М., Физматлит, 2004.

[Финн, 2004b] Финн В.К. Об интеллектуальном анализе данных //Новости искусственного интеллекта №3, 2004.

[DARPA] DARPA official materials. http://www.darpa.mil

[Fira] FIRA official materials. http:// www.fira.net

[IGVC] IGVC official materials. http://www.igvc.org

[RoboCup] RoboCup Federation. Official materials. http:// www.robocup.org

Интеллектуальные роботы будущего

Отправляемые в космос роботы, погрузившись, например, в ледяной океан Юпитера и Сатурна, должны принимать решения о том, что делать дальше. Ведь, чтобы получить информацию с Земли, даже, когда подразумевается скорость света, потребуется несколько часов.

Поэтому, понятно, что для робота-исследователя важно, насколько он умен. От этого зависит, сможет ли он избежать, подстерегающие опасности. Вопросы эти волнуют ученых. Занимался ими и ученый из штата Массачусетс Йогеш Гердхар, работающий в институте Океанографии в Вудс-Холе. Он, в своей докторской диссертации, усовершенствовал интеллект подводного робота Aqua, которые очень схожи с космическими, поскольку трудности заставляют их так же принимать важные решения.

Находящийся на своего рода границе Марс не позволяет ученым напрямую управлять роботами, которые проводят исследования. Очень сложно передавать данные, когда они находятся за пределами доступных расстояний. Потоковое HD- видео невозможно получать по многим причинам в режиме времени реального, что касается и воды. Хотя там отсутствует радиация, из-за повышенной солености, «общение» с роботами также затруднены. Все, что имеется для таких случаев у специалистов это модем акустический с низкой пропускающей способностью. Поэтому с Марса данные получить быстрее, чем от находящегося под водой робота.

Гердхар

Решением является обучение робота, который должен самостоятельно научиться определять необычные объекты и все, что имеет важное действительно значение. На Земле типичный подводный робот способен выполнить простейшие задачи: перемещаться по маршрутам, заданным заранее, делая по пути сотни тысяч фотографий. Идея состоит в создании интеллекта искусственного, который поможет роботу в моделировании любого предмета, попавшегося на глаза, и определении чему он соответствует. Например, встречая под водой камни и песок, подводный робот должен уметь создать базу, связанную с подобным типом местности.

Тогда, например, увидев рифы коралловые, он их идентифицирует и понятно, определит как «важные». Запрограммировав робота таким образом, чтобы для него приоритетными были необычные предметы, можно сократить время, затрачиваемое на исследование привычных объектов и на посылку снимков на Землю. Робот, без подготовки сможет сам делать открытия на совершенно неизведанных планетах, не располагая изначально никакими сведениями о ней.