15.01.2001 Роботы: от футбола к науке

Здравствуйте, у микрофона - Владимир Фрадкин.

В предыдущих выпусках радиожурнала "Наука и техника" мы уже не раз обращались к теме так называемого искусственного интеллекта, то есть к проблематике создания "умных" компьютерных программ, а главное – роботов, способных к самостоятельному, не запрограммированному заранее поведению и даже к эмоциональному общению с человеком! Речь шла и о самоорганизующейся виртуальной среде, и о разработке роботов-автоматов, способных решать сложные задачи на производстве и в быту, и даже о футбольных состязаниях среди роботов. Вот на этих состязаниях – они именуются RoboCup – стоит, пожалуй, остановиться несколько подробнее, тем более, что дело это поставлено на широкую ногу: тут и национальные отборочные состязания, и региональные чемпионаты, включая первенство Европы, и, конечно, чемпионаты мира. Очередной – уже 5-й – чемпионат мира будет проведён осенью в американском городе Сиэтле. Но не следует представлять себе дело так, будто цель таких соревнований – потешить самолюбие электронщиков или развлечь скучающую публику. Всё гораздо серьёзнее. Послушайте репортаж Виталия Волкова.

Команды, участвующие в чемпионатах RoboCup, объединены в 4 лиги. Наиболее массовой по числу участников, но наименее зрелищной является виртуальная лига – в ней играют не материальные роботы на реальном поле, а автономные виртуальные агенты, представленные точками на большом мониторе. Каждая команда состоит из 11-ти игроков, матч длится 2 тайма по 5 минут.

Но то, что на первый взгляд напоминает всем хорошо знакомую и достаточно примитивную компьютерную игру, на самом деле является состязанием весьма сложных алгоритмов и программ. Ведь главная особенность чемпионатов RoboCup во всех лигах состоит в том, что участвующие в них роботы самостоятельно принимают все решения и действуют в зависимости от ситуации, складывающейся на поле; люди лишены возможности дистанционно управлять процессом игры.

Гораздо более зрелищны матчи в малой лиге. Малая лига – это поле площадью 180 квадратных сантиметров, то есть, проще говоря, пинг-понговый стол, огороженный барьером высотой в 10 сантиметров, мяч для игры в гольф и реальные роботы ростом до 15-ти сантиметров. В командах – по 5 игроков, матчи состоят из 2-х таймов по 10 минут. Каждая команда управляется одним компьютером, который следит за игрой с помощью подвешенной над полем видеокамеры и – опять же самостоятельно, без вмешательства человека, – руководит по радио действиями игроков. Игроки представляют собой напичканные электроникой пластмассовые коробки на колёсах. Ведение мяча и удары по нему осуществляются с помощью расположенного спереди и оснащённого поршневым механизмом ковшика. Иными словами, футболисты малой лиги внешне похожи на маленькие "озверевшие" бульдозеры, передвигающиеся по пинг-понговому столу со скоростью до двух метров в секунду.

Однако наибольший интерес у публики, а главное – у специалистов, – вызывают матчи в средней лиге. Средняя лига – это поле размером 5 на 9 метров, мяч для игры в футбол в закрытых помещениях и роботы ростом до 80-ти сантиметров и весом до 80-ти килограммов. В каждой команде – по 4 игрока, матчи, как и в малой лиге, состоят из 2-х таймов по 10 минут. Однако роботы средней лиги оснащены глазами-видеокамерами и являются совершенно автономными, но способными коммуницировать между собой самодвижущимися компьютерами. И, наконец, ещё одну лигу составляют так называемые "AIBO" – разработанные фирмой "Сони" четвероногие роботы-собачки.

RoboCup – это форма рекламы научных исследований в области искусственного разума и роботостроения. Футбол идеально подходит для демонстрации достижений в этой сфере, поскольку роботы должны уметь мгновенно оценивать ситуацию на поле и в зависимости от неё принимать те или иные решения в режиме реального времени. Эта способность является важной предпосылкой для более широкого использования роботов в промышленности, –

– подчёркивает член организационного комитета турниров RoboCup Хироаки Китано.

Спору нет, мастерство механических футболистов пока не достигло такого уровня, чтобы их баталии находили отражение в выпусках спортивных новостей, но оно стремительно растёт. На прошлогоднем чемпионате Европы в Амстердаме некоторые игроки – например, форвард иранской сборной, – демонстрировали порой если не виртуозный дриблинг, то уж во всяком случае вполне уверенное и быстрое ведение мяча с завершающим ударом. А уже к чемпионату мира, прошедшему в Мельбурне всего два месяца спустя, некоторые тренеры – например, информатики из Берлинского Свободного университета, – научили своих механических подопечных длинным закрученным фланговым прострелам. Но что у роботов-футболистов получается из рук вон плохо – так это согласованные командные действия. Присущий роботам "эгоизм на поле" – свидетельство того, что программное обеспечение сферы "общественного сознания" пока развито весьма слабо. Однако Хироаки Китано смотрит в будущее с оптимизмом:

Свою сверхзадачу мы видим в том, чтобы к 2050-му году создать таких гуманоидных, то есть человекоподобных, – и, конечно, абсолютно автономных, – роботов, которые смогли бы победить команду настоящих чемпионов мира среди людей, причём в строгом соответствии с официальными правилами Международной федерации футбола!

Похоже, слова руководителей RoboCup не расходятся с делами. Во всяком случае, уже на ближайшем чемпионате мира в Сиэтле состоится премьера новой лиги – двуногих роботов-гуманоидов. Первые образцы этих механических футболистов были продемонстрированы в Мельбурне, и судя по всему, особого мастерства от них пока ожидать не приходится. Однако профессор Берлинского университета имени Гумбольдта Ханс Дитер Буркхард, команда которого стала чемпионом Европы в лиге четвероногих роботов-собачек, напоминает:

Когда 100 лет назад люди начали задумываться над тем, как можно передвигаться с помощью автомобиля или летать с помощью аэроплана, – то ведь поначалу всё это тоже выглядело нелепо. Достаточно вспомнить про первые попытки взлететь, взмахивая искусственными крыльями наподобие птичьих. Потребовались долгие годы, прежде чем люди поняли, как это технически осуществить наиболее эффективно.

Именно вопросы эффективной технической реализации новаторских идей и стояли на повестке дня прошедшей в Берлине конференции, на которой специалисты из тридцати европейских стран обсуждали направления развития искусственного интеллекта. Как сказал один из организаторов конференции, уже знакомый нам профессор Берлинского университета имени Гумбольдта Ханс Дитер Буркхард:

Раньше мы считали, что искусственный интеллект – это когда машина хорошо играет в шахматы или быстро считает. Сегодня мы знаем, что ЭВМ могут играть в шахматы и уж тем более считать лучше людей. Но при этом роботы испытывают немалые трудности при решении таких задач, как, скажем, переход с одной стороны оживлённой улицы на другую. А ведь самые обычные люди, не будучи ни Карповым, ни Каспаровым, легко справляются с этой задачей.

То есть речь идёт о двух слабостях роботов. С одной стороны, компьютерам трудно решать задачи, не поддающиеся строгой формализации. С другой стороны, на весьма низком уровне находится пока и техническая реализация принятых компьютером решений – пусть даже самых "умных". На преодоление отставания именно в этой сфере направлены усилия многих крупных фирм, стремящихся упрочить свои позиции на инновационном рынке. Так, концерн "Даймлер-Крайслер" представил на конференции в Берлине мобильного робота, способного не только производить ряд операций, но и самостоятельно передвигаться в людном помещении, ни на кого при этом не натыкаясь. Представитель концерна Фридер Лонерт поясняет:

Сегодня существует множество роботов, которые способны очень быстро и точно выполнять относительно простые операции, состоящие из одних и тех же циклически повторяющихся движений. Такие операции – например, сварочные или лакокрасочные работы, – легко можно запрограммировать. В нашем же проекте речь идёт о гораздо большей мобильности и гибкости роботов. Мы называем машины этого класса "производственными ассистентами".

Правда, в ходе конференции робот-ассистент фирмы "Даймлер-Крайслер" не участвовал в производственных процессах, а разливал и разносил – вернее, развозил – кофе к столам участников. Несмотря на кажущуюся простоту задания, оно требует весьма развитого программного обеспечения, позволяющего обрабатывать в режиме реального времени огромные массивы поступающей информации об окружающем пространстве. Эту способность компьютера оценивать ситуацию, ориентироваться в пространстве и распознавать препятствия специалисты концерна намерены использовать для модернизации своих автомобилей. Оборудовав "Мерседес" видеокамерами и снабдив бортовой компьютер соответствующим программным обеспечением, они надеются создать автопилота, который избавит водителя от многих забот по управлению автомобилем. Не говоря уже о более простых сферах применения такого искусственного интеллекта:

В бюро роботы могут, к примеру, сортировать почту, доставлять напитки из буфета, копировать документы и распределять копии среди сотрудников. Таким образом, мы делаем шаг в направлении создания будущего робота-секретаря, –

– говорит один из участников конференции, профессор Берлинского Свободного университета Рауль Рохас. Кстати, он же является "тренером" немецкой команды, дошедшей до финала прошлогоднего чемпионата мира RoboCup в малой лиге. И эта связь не случайна:

Проблемы, которые приходится решать для того, чтобы компьютеры могли играть в футбол, весьма разнообразны. Например, как научить робота правильно распознавать цвета, ведь видеокамера в этом отношении пока значительно уступает человеческому глазу. Или как заставить роботов одной команды действовать сообща, играть друг с другом, а не друг против друга. Или как обеспечить надёжную, невосприимчивую к помехам, взаимную коммуникацию между роботами – при том, что эфирные частоты перегружены из-за обилия мобильных телефонов. Или как сделать электронную начинку робота достаточно миниатюрной.

По мнению Рауля Рохаса, именно роботы вроде тех, что играют сегодня в футбол, получат – благодаря своей способности мгновенно принимать решения в нестандартных ситуациях – уже в ближайшем будущем широкое практическое применение, причём не только в качестве секретарей. Например, роботы-футболисты могут выполнять функции спасателей в случае пожаров, землетрясений и прочих чрезвычайных ситуаций.

Особое внимание на конференции было привлечено к так называемым программам-агентам – локальным сервисным программам, способным оценивать и интерпретировать цели пользователя. Эти программы, не решая революционных задач в сфере искусственного интеллекта, оказывают мощное влияние на практическую применимость "умных машин". Роль этих агентов можно сравнить с ролью сетевых сервисных программ, которые сделали Интернет, поначалу доступный лишь узкому кругу специалистов, достоянием всего мира. Например, такая с точки зрения глобальных задач искусственного интеллекта мелкая и чисто сервисная проблема, как создание устройства, переводящего речь или жесты человека на язык, понятный ЭВМ, и наоборот, электронные сигналы компьютера – на язык слов и жестов. Или, как частный случай, создание "виртуального переводчика", способного воспринимать живую речь на разных языках и осуществлять её синхронный перевод. Только наличие подобного сервиса позволит "национальным" роботам выйти на мировой рынок в эпоху глобализации. Одна из таких гибких сервисных программ, созданных в Университете имени Гумбольдта, работает на интернетовском сайте www.reiseboerse.com: желающим заказать турпоездку виртуальный агент предлагает не только варианты, точно отвечающие требованиям клиента, но и ряд достаточно близких альтернатив, то есть действует неформально! По мнению специалистов, Германия является сегодня лидером в разработке таких сервисных агентов, способствующих продвижению искусственного интеллекта в практическую сферу. Вольфганг Вальстер, сотрудник Института искусственного разума, говорит:

Я думаю, немцам очень помогло то обстоятельство, что в Германии искусственный интеллект с самого начала интерпретировался в большей степени как инженерная задача, ему не придавалось столь крупное философское значение, как в США. И этот наш трезвый подход к проблеме окупился экономически – мы научились находить действительно удачные решения, пригодные для реализации в конкретных изделиях, которые пользуются спросом на рынке.

Впрочем, не исключено, что такая сугубо прикладная ориентация в области информатики объясняется не только дальновидностью европейцев, но и финансовыми соображениями. Они-то и вынуждают Старый Свет ограничиваться чисто практическими задачами и не браться за более фундаментальные, долгосрочные и дорогие проекты, остающиеся пока прерогативой американских коллег. Один из таких проектов заключается в создании роботов, обладающих "человеческим лицом" и даже более того, человекоподобным поведением. В отличие от роботов-футболистов, тут имеется в виду не столько функциональное, сколько эмоциональное подобие. В Массачусетсском технологическом институте разрабатываются машины, способные испытывать потребность в общении и даже выражать эмоции. Так, робот КисМет обладает не только подвижными глазами, веками, губами, бровями и гибкой шеей, но и искусственным интеллектом в виде достаточно сложного программного обеспечения, которое совершенно автономно, то есть без участия человека, управляет всей этой физиономической "механикой". Сотрудница Mассачусетсского технологического института Синтия Бризил говорит:

КисМет - не просто компьютер. Он реагирует на присутствие человека, на его голос, жесты, даже выражение лица. КисМет не только регистрирует эти факторы, но и оценивает их, он способен выражать эмоции. Оказавшись в незнакомом помещении, он проявляет любопытство: оглядывается, осматривается, свыкается с новой обстановкой, то есть ведёт себя как живое существо. Но самое главное – то, что КисМет является первым представителем нового поколения роботов, которые в процессе общения реагируют спонтанно и самостоятельно, а не подчиняясь программе, заранее заложенной в них на все случаи жизни.

Это был репортаж Виталия Волкова. Вот и всё на сегодня. На этом я прощаюсь с вами, до следующей встречи!