Командні машини: Чому наступна революція в робототехніці – це співпраця

Такі споруди, як Міжнародна космічна станція, занадто великі і важкі для того, щоб їх можна було побудувати на Землі, а потім запустити на Землю як єдине ціле. Замість цього МКС була зібрана в космосі, як гігантський конструктор Лего, з використанням великих модулів, які доставлялись за допомогою декількох ракетних запусків протягом 12 років. Це досить складно, коли ви маєте справу з конструкцією, призначеною для плавання на навколоземній орбіті. Але як щодо того, коли дослідження космосу робить наступний крок і людство хоче будувати складні конструкції далі, наприклад, на Марсі?

• Командна робота робить мрію про робота реальністю
• Команди роботів всюди
• Вся справа в контролі
• Це лише початок історії

Саме тут у гру вступає новий проект MIT. Втілюючи мантру “Командна робота робить мрію реальністю”, він демонструє систему крихітних спільних роботів, які отримали назву відносних роботів, і які одного дня можуть працювати разом над створенням високоефективних конструкцій, від літаків до будинків і космічних поселень.

V-подібні роботи, які отримали назву Bipedal Isotropic Lattice Locomoting Explorers (або BILL-E), нагадують мініатюрну зброю. Рухаючись, як дюймові черв’яки, вони можуть збирати невеликі тривимірні модульні частини, які називаються вокселями, в більші структури. Подібно до того, як зображення будь-якої складності може бути відтворене на екрані за допомогою простих квадратних пікселів, ідея творців BILL-E полягає в тому, що роботи можуть досягти того ж у тривимірному світі. Кожен воксель може бути піднятий і розміщений на своєму місці роботами, а потім з’єднаний за допомогою спеціальної системи фіксації, яка є частиною кожної будівельної одиниці.

• Чому ШІ ніколи не буде правити світом
• Оптичні ілюзії можуть допомогти нам створити наступне покоління ШІ
• Останній штрих: як вчені наділяють роботів тактильними відчуттями, подібними до людських

“Наші роботи можуть будувати конструкції більші і точніші, ніж вони самі”, – сказав Бенджамін Дженетт, один з головних дослідників проекту, в інтерв’ю виданню Digital Trends. “Немає ніякого зростання вартості інфраструктури за межами створення окремих воксельних компонентів і простих роботів. У цьому сенсі геометрична складність майже не потребує витрат. Відносна роботизована збірка використовує просту, повторювану процедуру для виробництва високоефективних конструкцій на вимогу, де одна збірка є остаточною”.

Командна робота робить мрію про робота реальністю

Немає сумнівів, що роботи BILL-E, які будують вокселі, розроблені в Массачусетському технологічному інституті, є захоплюючими. Але, мабуть, найбільш захоплюючий аспект в них – це те, що вони пропонують про наступну межу для роботів. Вже понад півстоліття, принаймні з того часу, як дослідники SRI International побудували першого мобільного робота загального призначення, інженери по праву захоплюються можливістю використання роботів.

Сьогодні роботи застосовуються в найрізноманітніших сферах. Люди, які їх створюють, обіцяють, що вони зможуть виконувати нудну, брудну, небезпечну і високооплачувану роботу, для якої люди менш придатні. Але хоча один робот може бути корисним, все частіше саме команди роботів дають уявлення про те, де вони можуть бути найціннішими. Докази того, де команди машин можуть перемагати, очевидні в різних масштабах. Існують маленькі роботи, подібні до відносних роботів, розроблених в Массачусетському технологічному інституті. Проте ті ж самі принципи співпраці застосовуються і до більших роботів.

Минулого року компанія Boston Dynamics випустила коротке відео, в якому два роботи SpotMini працювали разом для досягнення спільної мети: відчинення дверей офісу. Це обмежена, спрощена ілюстрація співпраці, але вона, тим не менш, демонструє, як декілька машин можуть працювати разом для виконання завдань, які були б набагато складнішими, або навіть неможливими, якщо б вони працювали поодинці.

Привіт, друже, не допоможеш мені?

Існує широкий спектр проблем, які обіцяють вирішити такі колаборативні роботи. В одних випадках це уникнення або усунення перешкод, як у випадку з роботом SpotMinis, що відкриває двері. В інших випадках це може бути дослідження великих територій за допомогою декількох роботів, кожен з яких відстежує свій власний шлях, але координує свої дії таким чином, щоб покрити велику площу, не наступаючи один одному на пальці ніг. Це може бути корисно для таких речей, як картографування. Це також дозволяє роботам удосконалювати свої здібності, навчаючись методом спроб і помилок, а потім передаючи цю інформацію іншим членам команди, що дає змогу усім учасникам швидше ставати розумнішими.

Команди роботів всюди

Приклади командних роботів, що співпрацюють між собою, є скрізь. У Колумбійському університеті в Нью-Йорку професор Ход Ліпсон і його команда розробили рій дископодібних роботів, які можуть з’єднуватися разом, утворюючи різноманітні форм-фактори. Наприклад, якщо роботам потрібно пройти через щілину, вони можуть перебудуватися у форму, яка дозволить їм пройти крізь неї, а потім знову зібратися в більш широку структуру на іншому боці.

Тим часом, в рамках програми NASA “Інноваційні передові концепції” відоме космічне агентство працює над проектом, що обертається навколо групи роботів під назвою “коботи”. Ці коботи можуть працювати в команді для дослідження таких областей, як печери, а також працювати разом, щоб зробити можливими нові види пересування. Одного дня НАСА сподівається, що їх можна буде використовувати для дослідження інших планет.

Ці підходи неймовірно захоплюючі. Проте в обох прикладах роботи, що використовуються, ідентичні один одному. Це не обов’язково має бути так. Насправді, в багатьох сценаріях було б корисніше, якби команди роботів складалися з роботів з різними навичками. Знаєте, як ефективні команди людей.

Розглянемо, наприклад, кооперативні команди роботів, які працюють разом в пошуково-рятувальній місії після стихійного лиха. Це те, що вже активно досліджується через небезпеку, пов’язану з відправкою рятувальників-людей. Але в той час як наявність декількох одиниць одного робота, безперечно, може бути корисною в певних умовах порятунку, можливість об’єднати роботів з різними наборами навичок може виявитись ще більш цінною.

Уявіть собі використання робота-розвідника з передовими оптичними можливостями в поєднанні з більш важким роботом, який розгрібає завали або доставляє їжу і воду постраждалим. Ця можливість спільного використання декількох типів роботів зараз досліджується в рамках конкурсу DARPA “Subterranean Grand Challenge”. Учасники конкурсу мають розробити автономних роботів для дослідження підземного середовища. Проте, замість того, щоб обмежуватись одним типом робота, вони можуть створювати команди, що складаються з декількох типів машин, починаючи від чотириногих ботів, натхненних собаками, і закінчуючи літаючими безпілотниками.

Вся справа в контролі

Кожен, хто коли-небудь працював в команді, знає, що лідерство – це велике питання, коли справа доходить до диктування цілей. Коли мова йде про роботів, це не менш важливе питання – і тут є кілька можливих відповідей.

“Ми використовуємо централізовану, а не розподілену архітектуру управління”, – сказав Бенджамін Дженетт, дослідник проекту BILL-E. “Це означає, що один пристрій, в даному випадку ноутбук, обчислює [всю] послідовність збірки і планування шляху робота, і надсилає команди по бездротовому зв’язку мобільним роботам. Потім роботи виконують цей шлях, який складається з невеликого набору прописаних рухів – крок, поворот, взяття, розміщення – з обмеженою кількістю зондування для зворотного зв’язку”.

Змусити декількох роботів розмовляти один з одним – надзвичайно складна проблема, яка вимагає багато попереднього планування.

Дженетт зазначає, що така архітектура централізованого управління дозволяє легше досягти оптимальних результатів, оскільки все запрограмовано заздалегідь. У цьому випадку “єдиний орган”, про який він говорить, схожий на керівника проекту на будівельному майданчику: він планує все заздалегідь і переконується, що кожен член команди знає, що він повинен робити. Однак це не ідеальне рішення, оскільки воно робить її вразливою до єдиної точки відмови. В результаті, Дженетт сказав, що команда розглядає розподілені системи управління на майбутнє.

“Це вимагає більшої автономії від роботів, [мається на увазі] зондування і прийняття рішень”, – сказав він. “Але ми вважаємо, що наше обладнання можна легко модифікувати, щоб врахувати ці зміни на наступних етапах цієї роботи”.

Цей виклик буде продовжуватись і в наступні роки. Змусити кількох роботів розмовляти один з одним – надзвичайно складне завдання, яке потребує ретельного попереднього планування. Проте досягнення в галузі ройового інтелекту також дозволять роботам функціонувати разом в певних сферах застосування з розподіленими формами інтелекту. Подібно до зграї птахів, де кожен птах реагує на своїх найближчих сусідів, але жоден птах не очолює зграю, це має величезний потенціал. Особливо, коли йдеться про імпровізацію стратегій.

Це лише початок історії

Наразі ми все ще знаходимося на початку цього конкретного шляху. Як і співпраця між людьми і роботами на робочому місці, спільні команди роботів залишаються в основному прерогативою дослідницьких лабораторій. Але так буде не завжди.

Як демонструє все, від роботів-доставщиків Starship Technologies до роботів-інспекторів нафтових вишок ANYbotics, роботи стають частиною повсякденного життя. І там, де зараз компанії використовують одного-двох роботів для виконання завдань, їхня кількість неодмінно зростатиме.

Тож їм краще почати ладнати між собою – заради всіх нас.

Рекомендації редакції

• Зустрічайте робота-пітчера, що змінює правила гри і може ідеально імітувати будь-який людський кидок
• Наступне велике відкриття в науці вже у вас в кишені
• Дайсон відкриває завісу над “цілком таємним” проектом
• Навіщо Місяцю система управління космічним рухом
• Формула сміху: Чому машинний гумор – це святий грааль ІІ

Source: digitaltrends.com