https://frosthead.com

RoboCup: Създаване на екип от роботи, които ще победят шампионите от Световната купа

През 1997 г. човекът и машината тръгват главата до главата в битка на стратегическата доблест; след шест игри на шах, световният шампион Гари Каспаров бе победен от суперкомпютъра на Deep Blue на IBM. Това беше приветствано като основен момент в компютърните науки - ако компютърът може да победи човек в шах, игра, която дълго се държи като върха на умствената стратегия, какво друго биха могли да постигнат компютрите?

Малко повече от три месеца след поражението на Каспаров, кадър от експерти по роботика се опита да прокара още една граница в изкуствения интелект. Конвенцията в Нагоя, Япония, по време на Международната съвместна конференция по изкуствен интелект, 40 екипа експерти по роботика участваха в първата в света Купа по роботика. Посочената им цел: До средата на 21 век екип от напълно автономни футболисти с хуманоидни роботи ще спечели футболна игра, в съответствие с официалните правила на FIFA, срещу победителя в най-новото Световно първенство.

Манифестът, който може да изглежда по-скоро като научна фантастика, отколкото на практическа цел, не беше съвсем нова идея за робототехническата общност дори през 1997 г. Концепцията за футболна игра с робот беше изстреляна около общността на роботиката от години - беше първо споменат от професор Алън Макуърт от Университета на Британска Колумбия в неговия труд За да видите роботите“, където той твърди, че изграждането на роботизиран футболен отбор може да помогне за решаването на няколко проблема на съвременната роботика (неспособността им да сътрудничат например или невъзможност да се определи къде може да отиде топката). От този документ, Макуърт и неговият екип от UBC стартираха проекта Dynamo, първият в света опит за автономен футболен отбор по роботи. Проектът „Динамо“ проведе серия от успешни експерименти от 1992 до 1994 г. и се възприема от мнозина като решаващ предшественик на Купата на роботика.

От първата Купа на робототехниката (RoboCup, за кратко) през 1997 г. конкуренцията се разраства изключително: на 2013 г. RoboCup, проведен в Айндховен, 2500 участници от над 40 държави се състезаваха в различни роботизирани предизвикателства от, който тества a способността на робота да изпълнява полезни ежедневни задачи, към спасителната лига RoboCup, състезание, което тества способността на роботите да успеят в бедствени ситуации. Но най-популярните състезания си остават футболните лиги - по време на състезанието през 2013 г. кралица Максима от Холандия можеше да бъде видяна в тълпата, аплодираща екип от Техническия университет в Айндховен. University & Science & Technology, във финала на лигата (отборът на Пекин излезе победен с резултат 3-2).

RoboCup разполага с пет различни футболни лиги; последният, който се присъедини беше Хуманоидната лига, където роботите са длъжни да стоят на два крака. Това е особено трудна лига, защото изисква баланс - черта, трудна за роботите. В други лиги, като лигата със средни размери, роботите не трябва да бъдат подобни на хора - което позволява на екипите да създават роботи с неща като колела и пневматични оръдия, които стрелят с топки.

Футболът може да бъде наречен "Красивата игра", но играчите в RoboCup определено нямат фината артистичност на футболните хора. На събитие във Вашингтон, професор, университет в Пенсилвания, Даниел Лий - който също е директор на лабораторията GRASP (General Robotics Automation, Sensing, Perception) - описа играчите като по-близки до "петгодишните" от Роналдос. В игра в Лига с малки размери роботите играят с оранжева топка за голф. Хуманоидите в детската лига (наречена, че за размера на робота, а не за възрастта на техните програмисти) използват тенис топка. Другите лиги използват футболни топки, макар и някои с по-малък размер от други.

Полетата са правоъгълни и зелени, като нормално футболно игрище, но много по-малки, с до пет робота, разрешени в отбор. За хуманоидните лиги това число намалява до две. Игрите също са много по-кратки от регулирания (човешки) футболен мач, състоящ се от две десетминутни половинки (и петминутна почивка на полувремето). Както всеки друг футболен мач, гол се отбелязва, когато топка прекрачи линията на вратата напълно, но за разлика от повечето футболни игри (или поне добре преценената футболна игра), правилото за офшъни не се налага. Подобно на нормалния футбол, безплатни ритници се присъждат, когато роботите извършват всякакъв вид грях, от играта по опасен начин до възпрепятстване на способността на вратаря. В ситуации, когато робот се държи особено зле, човешките рефери (които предоставят единствения неработен вход, позволен по време на игра) могат да извадят жълти или червени картони.

Въпреки че на роботизираните игри може да липсва акробатичната красота на най-добрия футбол в света, подобренията в технологията позволиха на екипите на RoboCup да постигнат огромни крачки от самото начало на състезанието. Процесорите са по-бързи, което означава, че алгоритмите, които веднъж отнеха минути, вече могат да бъдат изпълнявани от роботите за няколко секунди - а материалите стават по-малко скъпи, което позволява на повече отбори да се състезават. Въпреки че целта на RoboCup може да бъде един ден да създаде екип, способен да постигне най-добрите шампиони на Световната купа, това наистина е прокси за изследвания в робототехниката, като тласка роботите напред чрез ежегодно състезание и размяна на идеи.

"Това не е само футболната област", каза Лий. „Наистина се мисли за изкуствен интелект, роботика и какво могат да направят в по-общ контекст.“ Като чуе Лий да говори, ясно е, че той вярва, че роботите някой ден могат да надминат хората - поне стратегически - във футбола, въпреки че машините все още не са достатъчно големи, достатъчно силни или бързи, за да всъщност представляват голяма заплаха за най-добрите световни играчи в света (дори и най-големите стигат само до височината на бедрата, а не точно им дават вертикално предимство пред хората). Но става въпрос за нещо повече от преследване на целта за 2050 г.: роботизираният футбол помага на учените да придобият по-добро разбиране на човешкия разум - как балансираме, как виждаме, как обработваме информация. Той също така помага за подобряване на роботизираната технология, която може да има по-практично приложение - сензорите, които разпознават къде е топка, биха могли да помогнат за подобряване на сензорите за самоуправляващи се автомобили, например. Това са области като тези - физическите области, където Лий смята, че роботите все още изостават от хората.

"Защо имаме машини, които могат да ни победят в шах или опасност, но можем да ги победим във футбола?" той пита. "Какво прави толкова трудно въплъщаването на интелигентността във физическия свят?"

Отвъд физическите препятствия, има още една част от футбола, която дава на специалистите по роботика пауза: екипният аспект. Ние мислим за роботи като автономни същества, безлична технология, която работи - самотна - за подобряване на света. Но роботите, които играят футбол, са свързани помежду си чрез безжични мрежи - в идеалния случай те комуникират помежду си като екип. Създаването на автономни роботи, които си сътрудничат заедно, е трудно преодоляване; но това е и една от причините Mackworth първоначално да предложи създаване на футболен отбор, за да стимулира създаването на технология, която може да помогне на роботи, някой ден, безпроблемно да работят заедно в практически приложения.

2014 г. RoboCup ще се проведе на 21-24 юли в Жоао Песоа, Бразилия - и въпреки че със сигурност ще покаже някои от най-добрите роботи, които може да предложи, Лий все още смята, че шампионите от Световната купа за 2014 г. няма от какво да се притесняват., "Може би след 20 години бихме могли да разработим екип от роботи, който да играе срещу най-добрите отбори на Световната купа", каза той, обяснявайки, че докато технологиите бързо се подобряват, неговите роботи "все още ще бъдат сметана от бразилския национален отбор във футбола."

RoboCup: Създаване на екип от роботи, които ще победят шампионите от Световната купа