Чтобы ноги не отдавил. Роботу положено знать правила поведения

Профессор РАН, директор Центра интеллектуальных робототехнических систем Института проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН Роман Мещеряков (на снимке – справа) готовится к футбольному матчу. Очень ответственному – в Москву съедутся команды со всего мира. Правда, пока не ясно, сколько их будет, зато точно известно, что состоится матч аж через 30 лет.

Конечно, Роман Валерьевич бутсы не наденет и на поле не выйдет – его задача куда более важная: будучи председателем Российского национального комитета RoboCup, он отвечает за подготовку невиданных соревнований. Нелегко сегодня представить, как они будут проходить. Возможно, так: симпатичные роботы гоняют мяч по полю, делая это вполне осмысленно, переговариваясь друг с другом, реагируя на наставления тренера (это будут и люди, и роботы, а судья отправится отдыхать – «умное» поле само заметит нарушения). И у каждого игрока будет свой план на игру. Не беда, что пока умные устройства в основном в проекции, – возможности их создания и возникающие при этом проблемы обсуждаются специалистами уже широко.

— Сосуществование робота и человека в единой среде – задача новая, сложная, многоплановая, — объясняет Р. Мещеряков. — Она из области науки, которая требует проведения глубоких фундаментальных исследований, продолжающихся в прикладных, и охватывает множество отраслей техники: мехатронику, материаловедение, электронику, сенсорику, системы управления. Объединив их вместе, получим новую сферу знания – робототехнику. Недаром, учитывая значение этого направления, Российский фонд фундаментальных исследований (РФФИ) выделил нашему центру несколько грантов. Главная цель – добиться, чтобы общающийся с роботом человек не пострадал. Известно несколько случаев (хорошо не у нас), приведших к гибели специалиста. Когда он находился в опасной зоне рядом с действующим роботом, допустим, сварщиком или сборщиком, но его программа неожиданно сбивалась, движения делались неконтролируемыми – происходило несчастье.

Робота необходимо учить (и мы за это отвечаем) прогнозировать действия людей. Случись самая безобидная оплошность, человек, скажем, поскользнётся, робот должен быть к этому готов. Хотя наши поступки, как показывает опыт, предсказать невозможно. И все же мы обязаны научиться работать вместе, освоив «правила поведения», поскольку нам никуда друг от друга не деться. Уверен, пройдёт лет пять – и мы эту науку осилим, как, кстати, кредитные карточки и смартфоны. Тем более что дело не столь уж и сложное, ведь робот в отличие от человека действует по логически построенной программе. Благодаря ей, например, он должен быть в состоянии сообщать в центр управления: «Я нахожусь там-то» или «Не могу работать и отключаюсь». Нужно добиться, чтобы роботы понимали друг друга и обменивались информацией, необходимой для принятия решения. Их надо уметь защищать, например, от незапланированного вмешательства, чтобы невесть откуда взявшийся дрон не перехватил управление нашим устройством и не заставил его «плясать под свою дудку». Или изменил систему ориентации, и вместо того чтобы, скажем, повернуть направо, он пойдёт налево (у нас это называется «ситуация 180 градусов»). Главное, что, действуя вместе, мы выигрываем значительно больше, чем по одиночке.

Но актуальна ли задача? Примитивные устройства работают на конвейерах автозаводов, складах, нужно ли нам с ними общаться? А вы разрабатываете сложнейшие схемы. Для кого?

— Согласен, рынок роботов в России не столь велик, как за рубежом, но кое-что есть и у нас. Например, тележки-погрузчики разъезжают по автоматизированным складам, самостоятельно решая, между прочим, что куда поставить, откуда что взять. Разрабатывается робот для отбраковки плодоовощной продукции. Он, например, отличает хорошие яблоки от подпорченных и прекрасно справляется с этим. Есть возможность сделать столь нужных нам роботов-спасателей для эвакуации раненых во время ЧП и катастроф в шахтах. Беда в другом: затраты на обслуживание устройства превышают саму их стоимость.

Да и нужны ли роботы? Призовём в овощехранилища мигрантов – они все и сделают.

— Верно. Однако пройдёт максимум лет 10 – стоимость рабочей силы в стране вырастет в разы. Это неизбежно. И надо сейчас создавать новые, прогрессивные технологи и едва ли не в первую очередь роботов. Хотя дело это необыкновенно сложное: практически невозможно, например, написать типовые сценарии с готовыми решениями всех возможных проблем, возникающих при общении человека с роботом и роботов между собой. А как их тогда обучать? Скажем, робот-футболист получил травму, другой поскользнулся… Ведь все, что может произойти с человеком, может случиться и с роботом. Но если мы знаем, что должен делать человек, то с роботом куда сложнее.

И где выход?

— Выход один: робот должен подстраиваться под происходящие изменения. У человека есть пространственное ощущение, он знает, какие движения делает, когда идёт по улице или едет на велосипеде. Так и с роботами: создавая алгоритмы, мы описываем «открытую среду в условиях неопределённости». Но для этого у нас должны быть надёжные, эффективные микроскопических размеров сенсоры, расположенные буквально в каждом суставе устройства. Например, на роботе-футболисте их будет не меньше 400–500. (И этот поистине «золотой» робот будет стоить раза в два дороже знаменитого нападающего Месси.)

Но составные части робота – лишь часть проблемы. Необходимо научиться коммуницировать с ним, а также формировать алгоритмы поведения. Разрабатывая для каждого нового устройства свой алгоритм (математический аппарат – особый «язык», на котором человек общается с роботом), мы закладываем конкретные требования. Он, скажем, будет перевозить 6 кг груза со скоростью 5 км в час. И подбираем сенсоры, необходимые для контроля устройства, чтобы слушать команды человека и выполнять поставленную им задачу. Но для этого все его детали и узлы необходимо унифицировать, копируя идеально отлаженную «конструкцию» человека.

Если не самый сложный базовый алгоритм записать на бумажном носителе, очень толстый том получится?

— Нет, всего около тысячи страниц. Простенький алгоритм пишем примерно неделю. Достаточно сложный, имеющий так называемые зрительные функции, – полгода. Помогают типовые схемы, их можно использовать, подстраивая под решения конкретных задач. Для кандидатской диссертации нужны три-четыре алгоритма.

А для докторской?

— Это качественно другой уровень: необходимо добиться взаимодействия алгоритмов, чтобы между человеком и роботом действовала прямая и обратная связь. Тогда они будут понимать друг друга, работать сообща и о безопасности не забывать, чтобы никто никому «на ногу не наступил».

Как вы считаете, почему РФФИ выделил вам гранты?

— Потому что мы занимаемся фундаментальными задачами, ещё не решёнными в мире. Скажу больше: многие разработчики даже не представляют, как к этому подступиться. А мы, надеюсь, лет через пять сделаем прототипы алгоритмов.

В каком состоянии они находятся сейчас?

— Мы работаем над базовыми основами математического аппарата, которые включают постановку задачи и ограничения, описываем требования, которые к нему надо предъявлять. Это азы, основа дальнейшего прогресса сложных математических систем. Нужно написать десятка полтора небольших базовых программ и передать их прикладникам. Работа года на три для нашего коллектива в несколько десятков специалистов, включая инженеров-разработчиков высочайшего класса.

Особенность наших алгоритмов в том, что они используют методы искусственного интеллекта. Общаясь с человеком с помощью программ, робот самообучается. Умеет сам принимать решения, задаёт себе вопрос и отвечает на него, например, работоспособен ли он в настоящий момент, готов ли выполнять свои функции? Так мы развиваем заложенные в нем способности думать, анализировать ситуацию. Это – одна из главных фундаментальных и сложных задач, которую мы обязаны решить. На практике это значит, что, скажем, будущий футболист должен «видеть поле» – знать куда полетит мяч, оказаться там в нужный момент, ударить, не промахнувшись, и попасть в «девятку».

Юрий Дризе
Источник: газета «Поиск»

Вы можете отметить интересные вам фрагменты текста, которые будут доступны по уникальной ссылке в адресной строке браузера.

Помог ли вам материал?
0    0