Ярмарка идей: В футбол играют настоящие машины

К 2050 году организаторы и участники РобоКубка намерены создать команду полностью автономных роботов-андроидов, способных выиграть у команды — чемпиона мира по футболу среди людей.

А собственно, чему тут удивляться — сегодня компьютер способен на равных сражаться в шахматы с чемпионом мира, сажать самолеты, управлять кораблями. Роботы подстригают газоны, пылесосят квартиры, красят автомобили и даже играют в футбол. Причем гоняют мяч не только тележки с телекамерой наверху, но и самые настоящие, человекоподобные андроиды с двумя руками, двумя ногами и одной головой.

В 1997 году, когда компьютерная программа Deep Blue сражалась с Гарри Каспаровым, в Японии прошел первый международный футбольный турнир среди роботов. Маленькие коробочки на колесиках катались по миниатюрному полю и били по мячу. Правда, находили они его с трудом, да и загоняли порой в свои ворота. Поле было, как обычно, ярко-зеленого цвета, а мяч — оранжевого. Когда робот терял мяч, он поворачивался, пока не находил пропажу, а затем катился к нему. Подобравшийся к мячу первым бил по воротам. Так, толпой, эти коробочки и гонялись за оранжевым мячом.

Шло время, роботы совершенствовались, инженеры учили их общаться меж собой через беспроводные модемы и простейшим приемам тактики и стратегии. В результате робот обрел способность высчитать, успеет ли он первым добраться до мяча и какая из возможных траекторий для него — самая выгодная. Роботы стали играть ежегодно — в Париже, Стокгольме, Мельбурне и Сиэтле. И если в 1997 году робот частенько отправлял мяч в собственные ворота, не говоря уже о том, что и находил его с трудом, то современные машины научились пасовать мяч, а это — уже зачатки стратегии.

В 2002 году на соревнованиях РобоКубка в японском городе Фукуока встретились 193 команды роботов из 30 стран. Правила футбольной игры предельно просты: роботы должны закатить мяч в ворота противника. Грубое нарушение правил карается желтой карточкой, а вот положений вне игры нет.

На поле вышли настоящие андроиды — человекоподобные машины. Кроме них в RoboCup на полях сражались еще 4 лиги роботов, две из которых — колесные. В лиге малых роботов на поле размером со стол для пинг-понга выкатываются “спортсмены”, чьи размеры не превышают 15 см, они играют два тайма по 5 минут с 10-минутным перерывом для подзарядки батарей. В средней лиге и поле куда побольше, и игроки посерьезнее — до 50 см. В лиге моделирования бьются в виртуальный футбол программисты, в лиге четвероногих — робособаки Aibo.

Согласно правилам ежегодно проводимых чемпионатов РобоКубка сама игра поделена на единичные удары (подход, пауза, удар по мячу), матч — пенальти, когда “футболист” бьет в ворота, а вратарь пытается поймать мяч, а также командные игры — до пяти роботов с каждой стороны. Роботы в первую очередь должны уметь ориентироваться и вычислять траектории перемещения. Дистанционно управлять ими запрещено, роботы должны “соображать” самостоятельно.

Вообще, в подобных турнирах ученые видят хороший способ обмена идеями. Во всяком случае, возможность показать свои технологии они ценят куда больше победы. В РобоКубке проверяется способность роботов запоминать и корректировать собственные программы, иными словами, выискиваются возможности “обучения”. Причем самые смелые разработчики считают, что вполне возможно создание таких роботов, которые будут знать, что есть “добро” и “зло”. Ведь тогда у машин появятся желания и цели. Хотя на сегодня даже самое простейшее на человеческий взгляд действие для робота — проблема. Элементарная ходьба отнимает огромные ресурсы встроенного процессора. А ведь робот должен безукоризненно точно сгибать металлические колени и ступни.

И тем не менее ученые уверены, что в будущем роботы обязательно обыграют “живых” футболистов. Но до тех пор должна появиться команда автономных андроидов, то есть роботов, способных играть друг с другом. И для этого придется заменять электромоторы и гидроцилиндры на искусственные мышцы и виртуозные программы, способные всем этим управлять. Робот должен чувствовать силу тяжести, ускорения и великолепно владеть своим “телом”. Пока же походка андроидов выглядит карикатурно. А о беге, пасах и крученом мяче сегодня и речи нет. И все же и инженеры, и ученые не сомневаются, что к 2050-му роботы сразятся с футболистами на равных.

Бесспорно, в этом деле футбол — не главное. Его можно назвать приманкой, средством привлечения внимания, а значит, и денег. Прежде всего на примере этой суперпопулярной игры ученые хотят показать, на что способны современные роботы. В рамках РобоКубка одновременно с играми проходят симпозиумы, выставки робототехники. Сюда съезжаются на людей посмотреть и себя показать. Вернее, свои разработки. Получается, что РобоКубок использует футбол для поддержки исследований робототехники и искусственного интеллекта. Ведь для того чтобы сколотить дееспособную команду роботов, проектировщики должны научить их полной автономии, взаимодействию друг с другом, противодействию коллективному противнику или обстоятельствам. А еще — чувству времени и возможности обучения.

Впрочем, РобоКубок уже показал весьма серьезные достижения — к примеру, в создании роботов и программного обеспечения для спасательных работ. В особо опасных условиях роботы должны уметь правильно ориентироваться, самостоятельно принимать решения, действовать слаженно и, если необходимо, помогать друг другу. Мало того, надо обнаружить пострадавших и вынести их из зоны в кратчайший срок. Так вот, эффективность и точность обнаружения роботами “жертв” под разрушенным зданием уже убедила многих скептиков в их действенности. Андроиды смогли найти манекены в развалинах 3-этажного дома, освободить их из-под обломков и вынести на безопасную площадку. Значит, такие роботы смогут работать на авариях АЭС, убирать ядерные отходы, спасать людей при взрывах химических заводов, транспортируя их из зоны поражения, а также ликвидировать последствия катастроф. А уж в космосе для них — просто непочатый фронт работ. Безопасно, удобно и дешево: роботам ведь не нужны ни кислород, ни пища, ни тепло, ни прочие комфортабельные условия существования. Им подавай одно — электричество, других потребностей у них нет.

Как же играют роботы? Самые маленькие, 3-колесные, лупят по мячу стальной лапой. Мяч — маленький, оранжевого цвета (пока приходится использовать яркие цвета). Вместо поля — небольшая ярко-зеленая площадка. Ворота раскрашены в разные цвета —так роботам легче ориентироваться. Телекамера, установленная над “стадионом”, передает изображение драматических событий в компьютер, а уж он по специальной программе разрабатывает стратегию и тактику для каждой команды. Программа сама решает, когда бить, пасовать или отбирать мяч. По сути, одна программа сражается с другой с помощью роботов-тележек.

Роботы побольше действуют примерно так же, с той только разницей, что у них вместо колесиков пара (а то и две) ног. Самые большие бродят по полю неверной дергающейся походкой и, добравшись до мяча, останавливаются, чтобы ударить по нему через несколько секунд. Часто они попадают в ворота или в других игроков. А иногда падают и подняться уже не могут. Объединяет все эти машины одно: они играют сами, без участия людей.

Что ж, представим, что к 2050-му футбольная сборная земного шара вчистую продует роботам. А почему нет? Может быть, уже пора делать ставки? Кстати, интересно, а сами роботы за своих болеть тоже уже научатся? А хулиганить на трибунах? А будут ли искусственные футболисты нарушать правила? Если да, то как — намеренно, с холодным расчетом, сгоряча или просто случайно? Нам остается только гадать. Пусть ученые уверяют, что у них получится, они своими утверждениями ничем не рискуют. Потому что, как говорил Ходжа Насреддин, за столько лет кто-нибудь точно умрет — либо эмир, либо ишак, либо сам я.

РобоКубок — это международное исследовательское и образовательное начинание. Его цель — поддержка исследований в области искусственного разума и роботехники на основе стандартной задачи, на которой можно опробовать и использовать широкий спектр технологий. Впервые концепция роботов-футболистов была предложена в 1993 году. В августе 1995 года после 2-летнего изучения возможностей было сделано официальное объявление и приглашение на первые международные конференции и футбольные игры. В июле 1997 года в городе Нагоя (Япония) состоялись первая официальная конференция и первый матч. Ежегодные соревнования, проводившиеся затем в Париже, Стокгольме, Мельбурне и Сиэтле, собрали множество участников. Игры нового VI РобоКубка состоялись в городе Фукуока (Япония) и городе Бусане (Корея) в июле 2002 года. По времени он совпал с Кубком мира по футболу 2002 года, который тоже проводился в Корее и Японии. В РобоКубке приняли участие более 3 000 ученых из 35 стран и регионов, в его рамках проводятся международные соревнования, конференции, научные и образовательные программы.

Лиги РобоКубка по футболу:

• лига программ-симуляторов

• лига малых роботов

• лига средних роботов

• лига четвероногих роботов

• лига андроидов

Цели и задачи

Задача РобоКубка — создать роботы-андроиды, способные играть в футбол на профессиональном уровне. Чтобы совершить этот огромный прорыв в научном проектировании, должна быть решена задача, связанная с разработкой искусственного интеллекта и роботехники. Конечная цель, которую ставит проект РобоКубок, — создать к 2050 году команду роботов-андроидов, которая сможет обыграть футбольную команду людей — чемпионов мира. 

Экспансия

Если первоначально для достижения целей развития искусственного разума была выбрана такая популярная игра, как футбол, то современный РобоКубок имеет три главных направления: РобоКубок по футболу, юношеский РобоКубок и РобоКубок спасателей. И все же в основном РобоКубок ориентирован на футбольные соревнования, которые дают исследователям возможность обменяться технической информацией. А кроме того, это отличный шанс для обучения и развлечения публики.

РобоКубок спасателей

Назначение этого проекта — поддержка исследований и разработок в таком важном направлении, как спасение попавших в катастрофу людей. Этот проект требует координации усилий команды, состоящей из людей и роботов, создания роботов для поиска и спасения пострадавших, информационной инфраструктуры, личных виртуальных помощников, систем стандартного моделирования и поддержки решений, контроля оценки стратегии спасательных работ и роботехнических систем, которые могут в будущем создать единую службу спасения. Соревнования проводятся в двух лигах: роботов и программ-симуляторов.

Юношеский РобоКубок

Это образовательный проект, поддерживающий местные, региональные и международные соревнования по роботехнике среди школьников. Он призван вовлечь в состязания учеников начальной и средней школы, а также студентов вузов, у которых нет ресурсов, позволяющих выступать в старших лигах. Основное направление Юношеской лиги — образовательное.