Чтение онлайн

на главную - закладки

Жанры

Журнал «Компьютерра» № 1-2 от 13 февраля 2007 года (Компьютерра - 669)

Компьютерра

Шрифт:

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 скромного 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, где вместе с Ходом Липсоном и Джошем Бонгардом занялся исследованиями в области эволюционной робототехники. И одним из последних результатов работы явилось создание робота, обладающего, как поспешили отрапортовать многие новостные агентства, «внутренним самосознанием».

С
сознанием дела

Как обычно бывает, в действительности ситуация с «самосознанием» осталась столь же туманной, что и раньше. А суть идеи корнельских ученных лежит в несколько иной плоскости [Страничка проекта - ccsl.mae.cornell.edu/research/selfmodels].

Главной целью американских энтузиастов робототехники является многоцелевой алгоритм управления, подходящий для произвольного робота. И тут на помощь приходит универсальная самообучающаяся система управления. Ее копии можно было бы свободно интегрировать в «опорно-двигательные» центры самых разных роботов.

В описываемом проекте стояла задача научить робота получать представление о структуре своего тела на основе физических экспериментов над самим собой. Именно этим вместе с Джошем Бонгардом (бывшим студентом Липсона) и занялся русский аспирант. В итоге совместных исследований был получен коэволюционный алгоритм «самопознания», результатом работы которого является воображаемая модель тела робота, построенная из ограниченного набора виртуальных базовых элементов (в проведенном эксперименте для этого использовались лишь цилиндры и кубы произвольных размеров). Итак, робот изначально не имеет ни малейшего представления о собственной конфигурации. В его распоряжении имеются лишь данные с двухкоординатных датчиков наклона относительно горизонтальной плоскости.

В ходе эксперимента робот пытается синтезировать такую модель своего тела, которая будет функционировать, максимально учитывая окружающую обстановку. У робота есть только один канал оценки качества выбранной модели: агрегат может скомандовать своим сервоприводам выполнить определенные действия и зафиксировать информацию, поступившую с датчиков. Так как поначалу у робота нет информации о своей структуре и выбор первого физического эксперимента может быть произволен, то исследователи исходили из того, что любое движение в незнакомой обстановке может быть опасным для «жизни» робота, следовательно, амплитуда и общее количество движений должны быть сведены к минимуму.

Получив информацию с датчиков после первого этапа эксперимента, робот использует программный симулятор для сокращения набора предварительных моделей своего тела. Мерилом оптимизации является точность предсказания сигналов с датчиков, поступающих после целенаправленных действий. По окончании стадии робот имеет на выходе ограниченный ряд моделей себя, которые насколько возможно близко описывают его механическую структуру.

Оставаясь в относительной безопасности, робот на выходе алгоритма получает свою виртуальную модель, что позволит ему в дальнейшем предсказывать результат своих усилий. Кроме того, обладание такой моделью позволяет предварительно оценивать полезность действий, выбирая самое выгодное из них - в соответствии с полученным от человека заданием. Можно говорить, что робот становится «сознательным» в смысле экономии ресурсов и избежания опасных шагов.

От слов к телу

Для эксперимента был построен робот в виде «морской звезды» о четырех щупальцах (размах 0,6 метра). На его борту разместился одноплатный микрокомпьютер PC-104 производства Advanced Digital Logic (на основе Celeron 266 МГц), обладавший нужным количеством сигнальных входов и оснащенный модулем беспроводной связи. Однако ученые возложили на этот контроллер лишь функцию непосредственного управления роботом, а вся вычислительная нагрузка для ускорения эксперимента была перенесена на принадлежащий университету многопроцессорный кластер. Несмотря на его высокую производительность, расчеты заняли около тридцати часов.

При этом каждый из узлов кластера работал над всей задачей, и таким образом одновременно было получено несколько десятков независимых результатов. Это было необходимо для проведения статистического анализа и сравнения полученных вариантов. В беседе Виктор сообщил, что существует огромное множество вариантов воплощения эволюционных алгоритмов, и выбор какого-то конкретного тогда не имел слишком большого значения.

Основная цель исследования была в демонстрации работоспособности самой концепции самопознания, что и было с блеском осуществлено: робот смог не только самостоятельно оценить обстановку, построив собственную виртуальную модель, но и продолжал передвигаться после удаления любого из щупалец!

Только без рук

Своим экспериментом научная группа Липсона доказала, что для комфортного существования в окружающем мире будущим роботам нет необходимости обладать детальной моделью своего тела.

А в перспективе можно предположить, что первые разумные послания, которые мы получим с далеких планет, будут отправляться нашими же, не лишенными чувства юмора роботами.

Идет бычок, качается

Когда робот удостоверится в правильности имеющейся в его распоряжении виртуальной модели тела, он может попытаться начать осмысленно передвигаться. При этом робот анализирует сигналы датчиков, и если хоть данные какого-то из них отличаются от предсказываемых, то действие тут же прекращается, а робот на основе выявленных разногласий снова пытается уточнить свою модель, согласовывая ее с имеющейся информацией. В результате методом последовательных приближений виртуальная модель в «мозгах» робота постепенно начинает походить на его реальную физическую сущность. Исследователи добиваются «осознания» роботом себя как трехмерного объекта с конкретной конфигурацией.

Тут проявляются основные преимущества универсального алгоритма. Его достоинство не только в возможности избежать нудного программирования контроллера для каждого нового устройства, но и в способности относительно легко подстраиваться к поломкам, не теряя при этом мобильности (конечно, если они совместимы с жизнью). То есть в случае неисправности робот может перестроить свою внутреннюю модель под изменившуюся ситуацию и продолжить движение.

К сожалению, выбранное учеными решение обладает и существенным недостатком. Большинство эволюционных алгоритмов оказываются чрезвычайно медленными при реализации на современных компьютерах. Они требуют массово-параллельных вычислений, которые лучше всего ложатся на квантовые вычислительные машины, пока еще не созданные. С другой стороны, по словам Виктора, «это не такая уж и большая проблема, - зонду на чужой планете незачем торопиться; а вот если он вдруг сломается, то чинить там будет некому».

ОГОРОД КОЗЛОВСКОГО: Занимательная картография

Автор: Козловский Евгений

Продолжаю заниматься GPS-навигацией (см. «Огороды» "В гости к Голубицкому, или Заметки неофита" и "В поисках радости").

Не знаю, в чем причина: то ли на рынке появился какой-нибудь особо энергоэкономный, миниатюрный и главное - недорогой (в партиях от 10 тысяч штук) GPS-чип, то ли - производители карманных гаджетов уже не знают, чем еще завлечь очередную партию покупателей, - однако в последнее время едва ли не раз в неделю стали появляться то оснащенные GPS-модулями КПК и даже мобильные телефоны, то - специализированные навигаторы, выполненные на базе КПК с обстриженной под ноль функциональностью (оставлены mp3-плейер да порой - просмотрщик фотографий), причем - не от Garmin’а и прочих профессиональных «путеводителей», а от самых что ни на есть компьютерных фирм вроде Fujitsu-Siemens, НР или HTC.

Поделиться:
Популярные книги

На границе империй. Том 7. Часть 4

INDIGO
Вселенная EVE Online
Фантастика:
боевая фантастика
космическая фантастика
5.00
рейтинг книги
На границе империй. Том 7. Часть 4

Найденыш

Шмаков Алексей Семенович
2. Светлая Тьма
Фантастика:
юмористическое фэнтези
городское фэнтези
аниме
5.00
рейтинг книги
Найденыш

Блуждающие огни

Панченко Андрей Алексеевич
1. Блуждающие огни
Фантастика:
боевая фантастика
космическая фантастика
попаданцы
5.00
рейтинг книги
Блуждающие огни

И только смерть разлучит нас

Зика Натаэль
Любовные романы:
любовно-фантастические романы
5.00
рейтинг книги
И только смерть разлучит нас

Жена на четверых

Кожина Ксения
Любовные романы:
любовно-фантастические романы
эро литература
5.60
рейтинг книги
Жена на четверых

Боги, пиво и дурак. Том 6

Горина Юлия Николаевна
6. Боги, пиво и дурак
Фантастика:
фэнтези
попаданцы
5.00
рейтинг книги
Боги, пиво и дурак. Том 6

Сердце Дракона. Том 11

Клеванский Кирилл Сергеевич
11. Сердце дракона
Фантастика:
фэнтези
героическая фантастика
боевая фантастика
6.50
рейтинг книги
Сердце Дракона. Том 11

Идеальный мир для Лекаря 9

Сапфир Олег
9. Лекарь
Фантастика:
боевая фантастика
юмористическое фэнтези
6.00
рейтинг книги
Идеальный мир для Лекаря 9

Морской волк. 1-я Трилогия

Савин Владислав
1. Морской волк
Фантастика:
альтернативная история
8.71
рейтинг книги
Морской волк. 1-я Трилогия

Пышка и Герцог

Ордина Ирина
Фантастика:
юмористическое фэнтези
историческое фэнтези
фэнтези
5.00
рейтинг книги
Пышка и Герцог

На границе империй. Том 8. Часть 2

INDIGO
13. Фортуна дама переменчивая
Фантастика:
космическая фантастика
попаданцы
5.00
рейтинг книги
На границе империй. Том 8. Часть 2

Бастард

Осадчук Алексей Витальевич
1. Последняя жизнь
Фантастика:
фэнтези
героическая фантастика
попаданцы
5.86
рейтинг книги
Бастард

Камень. Книга 3

Минин Станислав
3. Камень
Фантастика:
фэнтези
боевая фантастика
8.58
рейтинг книги
Камень. Книга 3

Я снова граф. Книга XI

Дрейк Сириус
11. Дорогой барон!
Фантастика:
боевая фантастика
попаданцы
аниме
5.00
рейтинг книги
Я снова граф. Книга XI