Нечеловеческий интеллект овладевает эмоциями

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.