RoboCup’98 - чемпионат мира по футболу среди роботов
Владимир Городецкий
Недавно в Париже закончился Чемпионат мира по футболу. К радости французов, их команда оказалась лучшей. Но мало кто знает, что в то же самое время, когда игрались четвертьфинальные, полуфинальные и финальные матчи, здесь же, в Париже, состоялся чемпионат мира по футболу среди+ роботов - RoboCup’98. Проходил он в парке La Villette, в северо-восточной части Парижа, в сооружении, которое называется Cite des Sciences et de l’Industrie - Центр науки и техники.
В этих состязаниях приняло участие свыше 70 команд. Они соревновались в трех классах. Одну группу составляли 12 команд так называемых “маленьких роботов”. Роботы-футболисты этого класса по линейным размерам не должны были превышать 18 см, а площадь поля ограничивалась 180 кв. дм - размером с бильярдный стол. Во втором классе мерились силами 18 команд “средних роботов”. Они были ограничены по высоте размером 35 - 40 см и должны были иметь либо круглое сечение диаметром не более 50 см, либо квадратное со стороной до 45 см. Размер футбольного поля для этих роботов составлял примерно 1/10 настоящего. Наконец, в третьем классе соревновались компьютерные программы для игры в футбол (в стиле компьютерных игр, где соперничают две программы); полем для них был экран компьютера или связанное с ним большое табло для зрителей. Здесь соревновались 40 команд.
К сожалению, представителей нашей страны на RoboCup-98 не было, зато по нескольку команд выставили Япония, США, Германия, Франция, Швеция, Австралия и другие страны. На самом деле они представляли не страны, а университеты, научные коллективы и фирмы - гиганты компьютерной индустрии, такие, как Sony, NEC, Honda и др. На футбольных полях сражались команды роботов (до пяти в каждой команде, один из роботов - вратарь), которые, как и люди, могут уставать, когда заканчивается заряд батарей, могут получать травмы, когда от них после столкновений отлетают “части тела”, и тогда им, как и обычным футболистам, оказывалась “медицинская помощь” - поврежденные “органы” заменялись на новые, причем, как и в настоящем футболе, обязательно за пределами поля. За неадекватное поведение роботы наказывались - удалялись на некоторое время с поля. Такое наказание применялось, например, если робот пытался занять место вратаря команды-соперника (что квалифицировалось, как “нападение на вратаря”). И как в привычном футболе, слово судьи - закон, даже если он и ошибается. Иногда поведение роботов бывало удивительным. Так, защитник, вместо того чтобы бороться за мяч, бросался наперерез нападающему и блокировал его или применял почти хоккейный силовой прием, вытесняя нападающего из опасной зоны или просто отталкивая от мяча. Вызывали улыбку нервные метания вратаря вдоль ворот, когда мяч находился на чужой половине поля, и в то же время его спокойствие в опасной для ворот ситуации (он мог в это время потерять мяч из виду и искать его своей зрительной системой). Но в целом поведение роботов было достаточно рациональным.
Необычное зрелище представляла собой “раздевалка” каждой из команд, которая была доступна для обозрения всем желающим: это пять-шесть столов и десяток новейших компьютеров, груды электроники, тренеры за компьютерами и игроки на столе или на полу.
Около игрового поля кипели настоящие страсти. Поведение болельщиков было не менее эмоциональным, чем поведение обычных фанатов на трибунах стадиона. За каждый матч, который длился около 20 минут, “забивалось” в среднем два-три гола, что вызывало бурную реакцию как у болельщиков, так и у тренеров. Обычно в команде тренеров было столько же, сколько и игроков, и именно тренеры были одеты по-футбольному: они имели номера и фамилии на футболках. А вокруг футбольных полей толпились корреспонденты с кинокамерами, их здесь на единицу площади футбольного поля было гораздо больше, чем на стадионах во время финальной игры обычного футбольного чемпионата мира. И это все не случайно. RoboCup’98 - это и большие деньги, и большая конкуренция научных идей и гигантов компьютерной индустрии. Преимущество одной технологии перед другой не нужно рекламировать - все предельно ясно и так, по результатам футбольных соревнований. Не думаю, что спонсоры (они же частично и участники) RoboCup’98, среди которых были Sony, NAMCO, SUNX, вложили в него меньше финансовых средств, чем в настоящий чемпионат мира по футболу.
На самом деле RoboCup’98 можно назвать исключительным по значимости событием в области информационных технологий и в компьютерной технике. Каждый робот-футболист является поистине чудом современной техники. На международном форуме Agent World’98, в рамках которого в качестве одного из мероприятий проводился чемпионат, неоднократно отмечалось, что RoboCup’98 является следующим по значимости шагом вперед после программы Deep Blue, которая обыграла Г. Каспарова. И это действительно так. Программа Deep Blue манипулирует только со статическими ситуациями, применяя лишь их символьное описание, и имеет полную информацию о текущей позиции. Программы, управляющие роботами, работают в динамике реального времени в условиях ограниченной информации о том, что происходит на поле. Они предусматривают кооперацию поведения роботов для достижения общей цели, а это уже свойство, реализация которого связана с принципиально новыми алгоритмами, с динамической обработкой зрительной и символьной информации и сцен в целом. Роботы-футболисты полностью автономны, они никак не управляются извне, не обмениваются между собой информацией, а принимают скоординированные решения только на основе получаемой каждым из них собственной зрительной информации. Создание тех роботов, которые были представлены в Париже, потребовало совместного использования новейших достижений в таких научных областях, как восприятие внешнего мира с помощью автономных сенсоров, реактивное и интеллектуальное поведение, стратегии самообучения и формирования знаний, планирование в реальном времени, многоагентные системы, распознавание ситуаций, компьютерное зрение, стратегическое и тактическое принятие решений, управление механическими приводами, интеллектуальное управление роботами и т. д. и т. п.
RoboCup’98 был уже вторым подобным чемпионатом мира. Первый состоялся еще год тому назад в Японии во время Международной конференции по искусственному интеллекту IJCAI’97. Сама идея создания роботов, играющих в футбол, принадлежит профессору Алану Макворту из университета провинции Британская Колумбия, Канада. Эта идея упомянута в его статье On Seeing Robots, опубликованной в 1992 г. Независимо от него группа японских исследователей в октябре того же 1992 г. выдвинула аналогичную идею на семинаре в Токио Grand Challanges in Artificial Intelligence (“Основные проблемы искусственного интеллекта”). Последующие изыскания и разработки японских исследователей (Minoru Asada, Yasuo Kuniyoshi, Hiroaki Kitano) привели уже в 1993 г. к созданию японской лиги по футболу среди роботов Robot J-League, по аналогии с профессиональной футбольной лигой J-League. Это событие незамедлительно вызвало шквал предложений о создании мировой лиги по футболу среди роботов, а саму инициативу предложили рассматривать как международный проект, который и получил название Robot World Cup Initiative, кратко - RoboCup.
После этого ряд известных японских исследователей почти полностью сосредоточили свою научную деятельность на решении проблем, связанных с реализацией идеи футбольных соревнований среди команд роботов. Одновременно с этим была организована аналогичная группа в Университете Карнеги-Мелона (США) во главе с профессором Мануэлой Велозо (Manuela Veloso), которая, кстати, в своем докладе на научном семинаре, проводившемся в Париже в рамках форума Agent World’98, призналась, что ничего не понимает в футболе и консультируется по этому поводу у своих студентов. Это, однако, не помешало ее команде выиграть чемпионат мира в 1997 г.
Именно эти две группы сыграли решающую роль в исследованиях по проекту Robot World Cup Initiative, что в конце концов и привело к возможности проведения чемпионатов мира среди роботов.
С 1993 г. началась разработка правил для такой игры, которые обсуждались на ряде международных конференций по искусственному интеллекту, и уже в августе 1995 г. на конференции IJCAI’95 (Монреаль, Канада) была проведена первая публичная демонстрация компьютерной модели игры в футбол среди роботов, и там же было сделано объявление о проведении первого чемпионата мира в Нагое (Япония), на очередной конференции по искусственному интеллекту IJCAI’97. В ноябре 1996 г. в японском городе Осака были проведены первые пробные соревнования, которые имели целью выяснить возможные технические и организационные проблемы, связанные с проведением чемпионата RoboCup’97. В них участвовали восемь команд (программ) в классе компьютерных моделей и были проведены демонстрации реальных автономных роботов-футболистов. Официальные соревнования 1997 г., в которых приняла участие 41 команда в трех классах, посетило около 7000 зрителей. Чемпионат в Париже, который прошел с 5 по 9 июля 1998 г., был вторым таким официальным мероприятием мирового уровня. Очередной чемпионат мира состоится в Швеции в 1999 г. одновременно с конференцией IJCAI’99.
Конечно же, чемпионат мира по футболу среди роботов не является самоцелью, по крайней мере сейчас. На самом деле это удачный полигон, достаточно стандартизованная модель для комплексных исследований и разработок в области аппаратного обеспечения и информационных технологий будущего, тех, которые сейчас называют технологиями XXI века. Этот проект позволяет объективно сравнивать идеи, алгоритмы и аппаратное обеспечение. Поэтому неслучайно в спонсорскую поддержку этих исследований активно включились гиганты компьютерной и информационной индустрии. Проводя аналогию с прошлыми этапными явлениями мировой науки и техники, участники проекта заявляют, что прошло около 50 лет от начала разработок по проекту “Аполлон”, целью которого была высадка человека на Луну, до создания программы Deep Blue. Примерно столько же понадобится и для создания команды роботов-гуманоидов, способных победить команду - чемпиона мира по футболу. И если целью лунной программы США было прежде всего повышение национального престижа и оборонной мощи, то проект Robot World Cup Initiative будет иметь выдающиеся последствия технологического и экономического характера. Вне сомнений, этот проект весьма амбициозен, но также вне сомнений и то, что он будет реализован. Его осуществление - это просто вопрос денег и времени.
Россия здесь пока вне игры, хотя умных голов у нас достаточно. Как и на Чемпионате мира по футболу в Париже, наши соотечественники пока могут надеяться выступать здесь разве что в роли судей на линии. Российские спортсмены и специалисты пока играют, и весьма успешно, в зарубежных футбольных и исследовательских командах. На форуме Agent World’98 было не более пяти человек, родившихся в России и говорящих по-русски, и только один из них россиянин. Мы пока лишь присутствуем на играх других.
В основу данной статьи легли личные впечатления автора от участия в международном форуме Agent World (4 - 7 июля 1998 г., Париж, Франция) и от наблюдения за чемпионатом мира RoboCup’98; кроме того, были использованы сведения, полученные во время беседы с участниками соревнований и информация на официальном сервере RoboCup: http://ci.etl.go.jp/~noda/soccer/server/index.html и Agent World’98 http://www-lipn.univ-paris13.fr/AgentsWorld.
Городецкий Владимир Иванович - доктор технических наук, профессор. C ним можно связаться по адресу: http://space.spiiras.nw.ru/english/gorodetski.htm.
