Main Menu

iqrate.comТехнологииРобототехника → Самосознание роботов

Самосознание роботов

Рассказ о самосознании роботов стоит начать со вступления о молодом аспиранте Корнеллского университета (Cornell University) Викторе Зыкове. Родившись в Иванове, знаменитом "городе невест", он закончил Ивановский Государственный энергетический университет. Защитив в 2002 году диплом на кафедре электропривода, Виктор получил степень магистра по электромеханике. После института молодой человек успел сменить несколько мест работы, прежде чем обнаружил, что, несмотря на потребность в электрических машинах, аналогичной потребности в специалистах по ним не наблюдается.

Тоску молодого специалиста развеяла одна из научно-популярных передач канала "Дискавери", где Ход Липсон (Hod Lipson), кандидат наук израильского происхождения из частного массачусетского Университета Брэндайс, рассказывал о своей необычной CAD-программе, которая позволяла по нарисованному от руки наброску в виде проволочной модели восстанавливать законченную сложную трехмерную фигуру. Сообщалось также и о разработанных американцем технологиях автоматической сборки роботов из унифицированных элементов, а напоследок Липсон поделился результатами в области эволюционных алгоритмов.

Слева направо: Виктор Зыков, Джош Бонгард, Ход Липсон.

Виктор, вдохновившись идеями американского ученого, написал ему письмо, в котором, в свою очередь, изложил свои мысли о робототехнике, и спросил, каким образом он мог бы принять участие в его научной деятельности. Липсон откликнулся на письмо ивановского электромеханика, посоветовав ему прислать свою заявку на место в аспирантуре Корнельского университета, где Ход к тому времени начал преподавать. Заявка Зыкова была одобрена, и в марте 2003 года Виктор получил приглашение на учебу в университете. Там он влился в коллектив лаборатории вычисляемого синтеза (Computational Synthesis Laboratory), где вместе с Ходом Липсоном и его бывшим студентом Джошем Бонгардом (Josh Bongard) из университета Вермонта (UVM) занялся исследованиями в области эволюционной робототехники. И одним из последних результатов работы явилось создание робота, обладающего "внутренним самосознанием".

По словам сотрудников лаборатории, их передвигающееся на 4-х конечностях детище способно самостоятельно оценивать причиненные ему повреждения и определять, как приспособиться для продолжения выполнения задания.

Возьмём для примера собаку, у которой вдруг оказалась перебитой одна лапа. Маловероятно, что пёс встанет как вкопанный или упадёт на землю. Скорее он, воспользовавшись тремя здоровыми лапами, убежит в безопасное место. А вот для большинства автономных роботов повреждение ноги смерти подобно. Большинство существующих роботов действуют в условиях не изменяющейся окружающей среды, но, если им предстоит оказаться полезными за ее пределами, то им надо научиться приспосабливаться к неожиданным переменам.

Робот "Морская звезда" (Starfish) Корнеллского университета.

Новый робот, прозванный из-за своей формы "Морской звездой" (Starfish), "использует взаимосвязь "восприятие - приведение в действие", чтобы изучить своё собственное строение и впоследствии использовать эту "самомодель" для передвижения. А когда часть ноги удалена, робот приспосабливает свою модель для создания альтернативной "походки". Эта концепция может помочь в разработке новых сложных машин и пролить свет на "самомоделирование" у животных".

"Большинство роботов имеет фиксированную модель - программу, заложенную инженерами, - объясняет Липсон. - Мы же впервые показали, как модель может появиться внутри самого робота. Это делает машины адаптивными на новом уровне, потому что перед ними можно поставить задачу, не заботясь о создании программы для её выполнения. Мы надеемся, что это - выход роботов на следующую ступеньку познания".

"Если машина ломается, то она имеет тенденцию ломаться полностью",- говорит Джош Бонгард. - Главным достижением является то, что робот может приспособиться и продолжать действовать, несмотря на повреждения".

"Морская звезда" самостоятельно - без написанного человеком алгоритма - научилась передвигаться, пусть ее "походка" и выглядит нелепо. Передвигается робот, скорее, ползком, причем какими-то странными рывками. Но создателей "Морской звезды" это мало заботит. "У него и не было задания поднять свое тело над землей и ходить пешком. У него было задание передвигаться по плоскости по прямой, и робот эту задачу решил достаточно эффективно", - рассказывает Виктор Зыков. "Впервые в мире робот решил задачу не по заложенным в него людьми алгоритмам, а самостоятельно создав эти алгоритмы", - с гордостью добавляет Ход Липсон.

"Вначале, когда робот включается, он не ассоциирует себя как нечто обособленное. Человек смотрит на него и видит у него четыре конечности и небольшое туловище. Но робот этого не знает: он получит эту информацию во время работы, когда начнет изучать себя и окружающим мир", - говорит Липсон.

Сразу после включения "сознание" робота представляет собой почти что "чистый лист". У машины есть задача - двигаться по прямой. Кроме того, роботу известен набор элементов, из которых он состоит (за моторику отвечают 8 подвижных частей - по 2 на каждую конечность). Из этого набора данных он у себя в голове случайным образом строит сотню различных комбинаций-предположений о том, как управляться со всеми этими механизмами. После чего посылает сигнал на сервоприводы - и с помощью встроенных сенсоров проверяет результат. Из 100 моделей "первого поколения" 90% отсеиваются, а остальные слегка видоизменяются, "скрещиваются" друг с другом и заново проходят проверку на полезность для достижения задачи. По словам Зыкова, этот процесс похож на то, как маленький ребенок постигает мир, пытаясь, например, все объекты попробовать на вкус. Так и "Морская звезда" поначалу может пытаться проводить над собой эксперименты, которые не совсем логичны. Например, попытается стукнуть себя об землю. Потом она поймет, что если цель - двигаться вперед, то бить себя об землю неконструктивно, и больше так поступать не будет.

Спустя 16 циклов, в каждом из которых строится по 200 поколений виртуальных моделей. "Морская звезда", наконец, "осознает", как именно она устроена, и запоминает выбранную ею виртуальную модель. "На основе этой модели робот пытается добиться такого режима работы, при котором достигнет своей цели и при этом себя не разрушит, - рассказывает Виктор Зыков. По его словам, в первом же опыте их "Морская звезда" разработала такую систему управления ногами, что сдвинулась с места в правильном направлении с первой же попытки.