Нечеловеческий интеллект овладевает эмоциями
По оценкам специалистов ЕЭК ООН (Европейской экономической комиссии), в производстве «домашних» роботов прогнозируется настоящий бум (в текущем десятилетии). Относительно более интеллектуальных «железных собратьев» и роботов-гуманоидов, прогнозы более сдержанные, что объясняется все еще недостаточной разработанностью этой области. В то же время исследования, ведущиеся в известных лабораториях, позволяют надеяться на скорое пришествие «прямоходящих» роботов. Они уже не первый год играют в футбол и недавно продемонстрировали свой класс на RoboCup 2003 в итальянском городе Падуя. Так же активно ведутся работы в направлении создания роботов, способных не только к интеллектуальному, но и эмоциональному общению. Этим и другим исследованиям по робототехнике посвящен наш материал.RoboCup — это такая же игра, как, например, футбольный матч или другие соревнования. Но, в первую очередь, это демонстрация результатов последних достижений науки. Именно учёные были инициаторами создания международной площадки, где можно продемонстрировать свои достижения, изучить ошибки коллег и перенять лучший опыт.
|
К сожалению, в Европе нет долгосрочных инвестиций в робототехнику. Поэтому знания и умения разработчиков зачастую теряются. В этом, пожалуй, главная проблема робототехников из Европы: на одном из круглых столов, проходивших в рамках чемпионата RoboCup 2003, эту мысль озвучил Томас Кристалер, главный судья лиги гуманоидов, профессор Института интеллектуальных автономных систем из немецкого города Санкт-Августина. «В течение долгих лет в Европе мы просим о финансировании только очень убедительных проектов, так как, прежде всего, необходимо убедить университет в том, что данный проект осуществим. Это совершенно неправильно, — подчеркивает профессор, — потому что, начиная разработки, сложно предугадать, когда они будут завершены и сколько времени понадобится, чтобы провести в жизнь план».
В Японии ситуация совершенно иная: частные компании уже реализуют финансовые планы по созданию роботов-гуманоидов. Многие из этих проектов не ставят целью создание конкретных приложений, но во время исследований идет масштабное накопление знаний и «прощупывание» стратегических направлений. Именно этот путь Европа боится принять, позволяя утекать «мозгам» и недостаточно эффективно работая с полученными знаниями в своих собственных европейских лабораториях.
«Без финансирования все проекты останавливаются, — констатирует Томас Кристалер. — Подобные прецеденты уже имели место в сталелитейной, часовой, автомобильной промышленностях». В Японии, наоборот, инвестиции и время (на проект выделяют до 10-15 лет) позволяют учесть сильные и слабые стороны разработки и, сделав акцент на наиболее важных аспектах проекта, достичь невероятных результатов. Кроме того, в стране Восходящего Солнца робототехника (как, впрочем, и другая высокотехнологичная механика) является одним из приоритетных направлений развития финансирования в теоретической науке.
«В середине 90-х в Японии на смену программы „ЭВМ пятого поколения“ пришла программа „Вычисления в реальном мире“, где речь идет, прежде всего, о том, чтобы дать вычислительным и управляющим системам возможность самостоятельно воспринимать воздействия внешнего мира и действовать в нем, — отмечает профессор Алексей Аверкин, президент Российской ассоциации нечетких систем, сотрудник Вычислительного Центра РАН им. А. А. Дородницына. — Авторы программы огромную роль — до 40-50% ее содержания — отводят исследованию естественных и созданию искусственных нечетких, нейросетевых систем и систем мягких вычислений».
Это, собственно, и продемонстрировал очередной RoboCup — потенциал участников из Европы и потенциал участников из Японии, подкрепленный финансовой поддержкой крупных компаний и соответствующей государственной политикой. Но RoboCup — это не просто демонстрация возможностей и наглядная иллюстрация теоретических выкладок, но, прежде всего, практика. Это полигон, на котором апробируются новые идеи, разработки, технологии, которые будут применяться в различных отраслях промышленности.
|
Задают тон в разработках и научных изысканиях, связанных с созданием и разработкой автономных роботов, несколько лабораторий. И нужно отметить, что их работа неразрывно связана с RoboCup.
|
Под руководством одного из родоначальников RoboCup — Минору Асада — лаборатория ведет разработки с 1992 г. Основу научных исследований составляет поиск принципов поведения робота на основе взаимодействия между роботом и окружающей средой. На RoboCup Asada Lab апробирует различные аспекты своих научных исследований, таких, как выработка поведенческих реакций у робота посредством усиленного самообучения, при выполнении множественных задач; ускоренное принятие адекватных решений в условиях агрессивной внешней среды; имитационное обучение; генетические алгоритмы и другие методики машинного обучения.
Одни из важнейших разработок лаборатории: методики адаптивных визуальных техник в приложении к поколению шагающих четвероногих роботов и управление объектами посредством манипулятора руки, оснащенной специальными сенсорами.
Специалисты лаборатории считают, что обучение робота посредством имитации — это основополагающий момент для генерации поведения, но здесь также важны осмысленное поведение и исходное намерение, то есть задача, стоящая перед ним.
В своих работах Asada Lab рассматривает автономность роботов с точки зрения внутреннего наблюдателя (вместо взгляда\мнения стороннего наблюдателя). Еще один из ключевых моментов — связь между возможностями уже обученного робота и агрессивной окружающей средой, которая включает в себя при принятии решения и других агентов, например, учителя, демонстратора или партнёра.
|
Научные работы исследователей из MIT с завидной регулярностью завоевывают призы на симпозиумах RoboCup. Например, работа «Топология самосборки и самовосстановления роботов», другие научные труды, написанные руководителями команд, участвующих в RoboCup, рекомендуются лекторами из MIT в качестве учебных пособий по интеллектуальным встроенным системам.
Фактически, в последние 40 лет MIT является законодателем в области теоретической и прикладной робототехники, во многом благодаря спонсорской помощи таких гигантов, как NASA, DARPA, Acer, Delta, Hewlett-Packard, Philips, Nokia.
Основная цель лаборатории ИИ (Искусственного интеллекта) института — понять природу интеллекта и создать системы, которые проявляют интеллект. Поэтому основная задача, которую ставят перед собой исследователи, — изучить работу человеческого мозга, так как, по их мнению, зрение, язык и робототехника являются ключевыми моментами в ответе на вопрос, что такое интеллект. В отличие от других лабораторий ИИ, здесь считают принципиально важным совмещать теорию с областями приложений, поэтому даже в чисто научных целях ученые создают экспериментальные системы, чтобы на практике проверить свои идеи.
Некоторые из таких систем стали известны во всем мире, например, робот Cog, созданный для изучения теорий науки о мышлении и искусственного интеллекта. В результате был создан прототип, способный взаимодействовать с окружающим миром, включая людей и объекты, так, как это делает человек. Сейчас в рамках этого проекта ведется изучение взаимосвязи между субъектом и движением посредством сенсорной и моторной корреляции (Learning Ego-motion Relations Via Sensorimotor Correlation).
Cog играет со спиралью | Lazlo смотрится в зеркало | Cog и его создатель — Брайан Скаселати |
Напомним, что проект Cog преследовал цель поднять робототехнику на новый уровень путем разработки робота, способного обучаться, накапливая «житейский» опыт. Также ставилась (и была успешно решена) задача безопасного совместного существования и работы вместе с людьми. Cog стал настоящим технологическим и техническим прорывом (кроме того, он был первым роботом, разработанным профессором Бруксом и его командой). Высота Cog — около 180 см., в его состав входят 20 компьютеров, управляющих его системами зрения, речи и поведения. Этот робот способен в процессе обучения не только распознавать объекты, но и ставить им в соответствие совершенно определенные действия. Одним из следующих проектов лаборатории стал Kismet — голова-робот с глазами (и бровями), губами, ушами и другими «атрибутами» лица. Она способна выражать эмоции, такие, как удивление, гнев, счастье, отвращение. Kismet может функционировать в двух режимах: игры и общения. Он способен различать движения глаз собеседника, оттенки цвета кожи, а также (после обучения) эмоционально различные оттенки голоса.
Другие проекты, которые в настоящее время ведет лаборатория, тоже связаны с взаимодействием человекоподобных роботов и людей. Это разработка человекоподобного лица для человекоподобного робота (Lazlo — Humanoid Face Project), что позволит ускорить и сделать более доступным социальный контакт между человеком и роботом; биохимическая подсистема для робота-гуманоида (Meso: A Biochemical Subsystem for a Humanoid Robot), что позволит роботу реагировать на внешние раздражители человекоподобным образом; проект теории разума для человекоподобного робота (Theory of Mind for a Humanoid Robot), который направлен на то, чтобы «вложить» в гуманоида навыки базового социального поведения, используя модели социального развития нормальных и аутичных детей.
|
Исследовательские центры института робототехники включают в себя множество проектных мастерских и лабораторий самых разных направлений робототехники — от промышленной, медицинской и аэрокосмической до специализированного центра зрения и автономных систем, объединяющего исследователей в области компьютерного зрения, автономной навигации, виртуальной реальности, интеллектуального управления и космической робототехники. Кроме этого, университет ведет активную деятельность по лицензированию разработок и программных продуктов для широкого круга компаний, занимающихся робототехникой.
В контексте RoboCup наиболее интересна MultiRobot Lab, которая занимается созданием и изучением команд роботов, действующих в динамически изменяющейся неустойчивой среде. Основные исследования лаборатории сфокусированы в области коммуникаций, кооперации и обучения в многочисленных группах. Исследования проводятся на симуляторах и опытных образцах.
В настоящее время лаборатория ведет теоретические изыскания в направлении разработки ПО для мобильных автономных роботов, управления системами автономных программных агентов и создания футбольных команд роботов, которых она поставляет для RoboCup в немалом количестве: среди них CMPack из лиги Sony Aibo, CMDragons из лиги малых роботов и ChaMeleons из симуляционной лиги. Этот проект позволяет разработать принципы кооперации в среде многочисленных автономных агентов.
Наш следующий материал будет посвящен бизнес-проектам непосредственно связанным с робототехникой и достижениям исследовательских лабораторий.
Ольга Покушалова, специально для CNews.ru
С предыдущими материалами по робототехнике и футбольным чемпионатам RoboCup можно ознакомиться здесь.