+
СПОРТ
Наш еженедельник неоднократно писал о различных разработках в сфере робототехники и искусственного интеллекта (см., например, PC Week/RE, N 34/99, с. 1 и N 45/2000, с. 59). Сегодня мы снова обращаемся к этой теме в преддверии чемпионата мира по футболу среди роботов. Дело в том, что в Robocup 2001 будут участвовать (как и в прошлом году) и российские команды.
История
В 1997 г. состоялся первый в истории человечества чемпионат мира по футболу среди роботов (Robocup), но, несмотря на столь недолгую историю его проведения, весьма значительному ежегодному прогрессу роботов-футболистов позавидует любая “белковая” команда. В тот год в японском городе Нагоя на поле вышли несколько команд, представлявших в основном различные университеты и исследовательские центры по изучению искусственного интеллекта (ИИ). И тогда же у организаторов соревнования возникли потрясающие по своей амбициозности планы создать к 2050 г. команду киборгов, которая встретилась бы с “белковыми” чемпионами мира. Затем был второй чемпионат - в Париже и третий - в Швеции. В Стокгольм приехало уже 90 команд из 20 стран, в том числе две российские - из Исследовательского центра искусственного интеллекта РАН и из Санкт-Петербургского политеха. Но наши выступили из рук вон плохо и выбыли из соревнований, не дойдя даже до четвертьфинала. Следующий, четвертый, чемпионат прошел в Мельбурнском выставочном комплексе в 2000 г. Но и там отечественным киборгам не удалось достойно проявить себя. В лиге F2000 победу одержала немецкая команда CS Freiburg, в лиге F180 - Cornell Big Red Корнельского университета (США), в симуляторной лиге - FC Portugal, в лиге шагающих роботов Sony - UNSW United австралийского Университета Южного Уэльса. В этом году чемпионат состоялся в начале августа в Сиэтле (США).
Традиционно российские команды участвуют только в лиге “симуляторов”, т. е. компьютерных программ. В более зрелищных матчах с настоящими роботами наши не участвуют по причине недостаточного финансирования.
Кроме чемпионатов мира состязания проводятся на региональном уровне. В этом году в Германии, на GermanOpen, команда Dr.Web заняла 4-е место, опередив немецкую команду Mainz Rolling Brains, одного из фаворитов соревнований. Региональные встречи проводятся в тех же лигах и по тем же правилам, что и чемпионаты мира.
Лиги
F2000. В этой лиге соревнуются полностью автономные полуметровые роботы на поле размером 4,5x8 м. Они наделены “интеллектом”: глазами-камерами, манипуляторами, программами обработки поступающих данных и специальным алгоритмом принятия игровых решений на основании этих данных. Характерно, что роботы и заложенные в них программы построены таким образом, что на поле они взаимодействуют, как настоящая команда: делают передачи, предупреждают друг друга об изменении игровой ситуации в общем, полноценно общаются между собой.
F180. Здесь соревнуются роботы размером до 15 см в высоту на поле 1,5x2,7 м. Принципиальное отличие участников F180 от их старших собратьев, выступающих в лиге F2000, в том, что они не полностью автономны - над полем размещается видеокамера и информацию с нее надо распознавать и передавать роботам команды в реальном масштабе времени. Получается битва не совсем роботов, но, поверьте, зрелищность нисколько не страдает (кстати, видеозаписи игр вы можете посмотреть на сайте www.robocup.org).
Симуляторная лига. В этой лиге выясняют, кто сильнее, не роботы, а программы, и матчи проходят на виртуальном футбольном поле. Каждая из двух команд представляет собой клиентское приложение, моделирующее работу 11 игроков и обменивающееся информацией с сервером. Что характерно, сервер не только выполняет свои прямые обязанности - судить, но и играет роль администратора и комментатора. Во время матчей авторам программ остается только смотреть на экраны компьютеров, следя за тем, насколько успешно их подопечные справляются с возложенными на них обязанностями.
Наши
Очередной Robocup уже близится к своему логическому завершению. Говорить о результатах, конечно, пока рано. А вот оглядеться, присмотреться к нашей команде, той самой, которая недавно заняла 4-е место на одном из робо-турниров, - самое время. На вопросы автора ответил Сергей Ахапкин, программист Dr. Web, один из разработчиков роботов-симуляторов, лидер российской команды.
Сколько примерно стоит подготовить одну симуляторную команду?
Сергей Ахапкин: Столько, сколько стоит потраченное на это время. Но кроме этого, есть еще и организационные затраты. Например, организационный взнос за участие в GermanOpen - 300 DM, а в чемпионате мира - $550.
Сколько времени на это требуется?
С. А.: На наш взгляд, минимальный срок подготовки средней команды составляет не менее одного года (при средних затратах около 20 часов в неделю). Это если работает только один программист.
В чем преимущества и в чем слабость вашей программы?
С. А.: Довольно сложный вопрос. Преимущество по сравнению с одной командой всегда может оказаться недостатком по сравнению с другой. По аналогии с “человеческим” футболом можно сказать, что в технике наши игроки не уступают, но имеется некоторое отставание в понимании игры, в оценке ситуации. Есть отдельные грехи и в тактической подготовке.
Чем вы пользовались во время создания роботов, на каких машинах работали?
С. А.: Средства разработки :) ? Голова в основном и компилятор GCC. На начальном этапе (два года назад, будучи еще членом другой команды) работал на 486-х компьютерах. Позднее, когда стали нужны интенсивные спарринг-игры, таких компьютеров, естественно, было уже недостаточно. Но вполне можно заниматься разработкой и на компьютере уровня PIII-700.
На каких платформах работает сервер-судья?
С. А.: Сервер является OpenSource-проектом (но с фиксированной командой разработчиков, попасть в которую довольно просто). Наиболее свежие версии сервера появляются под Unix-платформы (официальной платформой Robocup’a считается Linux). Энтузиасты переносят код и на другие платформы. Точно знаю, что год назад еще существовала актуальная версия для Windows NT.
Поскольку роботами весьма активно занимаются различные университеты, то часто используется очень мощная техника (например, 14-процессорные Sun-серверы), многие команды ведут серьезные исследования в области ИИ, а Robocup для них лишь полигон.
На соревнованиях (обычно) на команду (на момент игры) выделяется 3-5 Intel-машин, которые соответствуют последней моде. Сервер запускают, как правило, на высокопроизводительном Linux-сервере. Впрочем, есть и исключения: чемпионат Европы 2000 г., проходивший в Амстердаме, проводился полностью на кластере с 256 процессорами, и каждому игроку выделялось по процессору. Хотя зачастую таких мощностей и не надо, но на всякий случай перестраховываются. Клиентские машины, скажем, на чемпионате мира-2000 - это Pentium III 800 МГц, 256 Мб ОЗУ. Хотя опять же повторяю (чтобы не сложилось мнения о “недоступности широким массам”): этого более чем достаточно. Минимальный набор программного обеспечения - Linux, GCC, SoccerServer плюс документация к нему.
Существуют ли какие-то причины для занятия первого места, устранение которых крайне проблематично?
С. А.: Неразрешимых проблем нет. Есть много компонентов, к которым можно кое-что прибавить, но нужно время, а его, это время, конкуренты также используют на улучшение своей игры.
Собираетесь ли вы участвовать в Robocup 2001 Seattle?
С. А.: Да, мы представим там несколько доработанную (по сравнению с GermanOpen) команду.
Зачем всё это нужно?
Как уже говорилось раньше, Robocup - основной полигон для институтов, занимающихся созданием ИИ. Но пока единственное применение своим разработкам ученые нашли в области спасения людей в экстремальных условиях, там, где обычные спасатели бессильны. Летом 2000 г. во время конференции Американской ассоциацией искусственного интеллекта был проведен первый чемпионат среди роботов-спасателей.
Как будут выглядеть новые роботы-спасатели, будут ли они чем-то похожи на людей или нет, - не принципиально, главное, что они будут “думать” - исследователи уже нашли способы наделить их необходимым искусственным интеллектом - и, что самое ценное, передавать информацию людям-спасателям.
Например, для робота-спасателя очень важна способность сообщать о своем местонахождении. Для решения этой задачи робота нужно запрограммировать так, чтобы он мог определять свои координаты. Предполагается, что для этого будет использована система глобального позиционирования, а также показатели инерциальных приборов, гироскопов и лазеров. “Мы можем соединить шесть или семь относительно дешевых датчиков, чтобы обеспечить требуемую надежность”, - заметил Джон Блитч, менеджер программы Агентства перспективных оборонных исследований (Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA).
Второй немаловажный момент при создании роботов-спасателей - их управляемость, поскольку операторы службы спасения вовсе не обязаны быть специалистами по роботам.
Один оператор будет управляться с десятком роботов, поэтому интерфейс взаимодействия должен быть тщательно проработан.
Поскольку джойстики и клавиатуры исключаются, скорее всего, будут использованы технология распознавания голоса и сенсорные экраны.
Для того чтобы распознавать акустические, тактильные и тепловые сигналы, а затем определять, исходят ли они от людей или от неодушевленных объектов, роботы наделяются функциями, аналогичными функциям органов чувств человека.
По мнению Адама Джекоффа, инженера-механика подразделения интеллектуальных систем Национального института по стандартам и технологии (NIST), формирование заключения на основе данных, получаемых от различных датчиков, - сложный, но необходимый шаг к представлению данных. Как только роботы начнут “чувствовать” или “видеть”, они смогут “планировать”.
Джон Эванс, директор подразделения интеллектуальных систем NIST, считает, что “роботы-спасатели должны отделять восприятие ощущений и планирование от навигации”.
Следующая цель состоит в создании роботов, которые будут обладать регулируемой автономностью - способностью обрабатывать данные и принимать решения без вмешательства оператора; именно эти способности и отрабатываются в лиге F2000.
Для создания “разумных” машин необходимы стандартные способы измерения их параметров.
“Ученые представляют искусственный интеллект несколько абстрактно, - считает Эванс. - Но, как и в любом другом инженерном проекте, для создания эффективных машин мы должны иметь количественные параметры”.
NIST, NRL и DARPA все вместе работают над решением этой проблемы. В NIST недавно создали первый стандартизованный испытательный полигон, имитирующий место катастрофы в городе. Здесь определяются параметры производительности, которые позволят повторно использовать алгоритмы и другие системные компоненты. Ученые намерены сообщать результаты тестирования другим группам, занимающимся производством роботов по всему миру.
Создание искусственного интеллекта - вот что прельщает ученых, но непосредственная цель - это, конечно, спасение человеческих жизней. Роботы-спасатели были бы весьма кстати на месте грандиозных катастроф, таких, например, как землетрясение в Турции в прошлом году, которое унесло жизни почти 100 тыс. человек.
Что дальше?
А дальше главное - соблюдение трех законов Айзека Азимова (Законов Робототехники): робот не должен причинять вред человеку или допускать своим бездействием, чтобы человеку был причинен вред; робот должен повиноваться командам человека, если эти команды не противоречат Первому закону; и, наконец, робот должен заботиться о своей безопасности, поскольку это не противоречит Первому и Второму законам. Но от первых попыток нарушить эти законы роботы еще очень далеки, да и не слишком-то верится, что они когда-нибудь будут на это способны.
Рефлексия
В командных играх роботов прежде всего отрабатываются алгоритмы того, что в робототехнике называют групповым взаимодействием роботов (multiple robot collaboration). Какими бы словами это сейчас ни прикрывалось, очевидно, что в этом веке грядет роботизация армий. Это естественный путь развития для стран, где стоимость подготовки и страховые выплаты при потерях личного состава очень высоки, либо для развитых стран, испытывающих демографические трудности. Российским фирмам и МО РФ стоит посмотреть на этот рынок повнимательнее. -
Эдуард Пройдаков.
