Эта исследовательница в области робототехники превратила робофутбол в мировой феномен
Выйдя из лифта на седьмом этаже центра компьютерных наук Гейтса в университете Карнеги Меллон, я наткнулся на приветствовавшего меня неуклюжего, но учтивого робота, который проводил меня в кабинет к Мануэле Велосо, которая увидав его, засияла словно гордящийся своим чадом родитель. Затем она нажала несколько кнопок и отправила робота в свою лабораторию находящуюся дальше по коридорам.
Велосо, профессор компьютерных наук в университете Карнеги Меллон (CMU) в Питтсбурге, трудится вот уже более двух десятилетий над созданием таких автономных мобильных роботов. Она верит, что настанет день, когда люди и роботы будут сосуществовать вместе, и мой робот-провожатый, по имени CoBot (что означает Collaborative Robot, сотрудничающий робот) является одним из примеров её вклада в создание этого будущего.
Её другой, гораздо более значимый вклад, заключается в том, что она явилась той движущей силой, которая превратила робофутбол в мировой феномен. Соревнование по робофутболу RoboCup, которое она поддерживает с момента его появления на свет, не только значительно продвинуло вперед робототехнику, но также подсадило многих на эту дисциплину, сформировав из блестящих умов квалифицированных исследователей и проектировщиков. Соревнование 2013го года в Нидерландах привлекло 410 команд из 45 стран и 40 тысяч зрителей. Не будет преувеличением сказать, что робофутбол не взлетел бы так стремительно, если бы не новаторские исследования Велосо, её энергичная поддержка и точное предвидение.
Велосо ввела использование методов искусственного интеллекта в соревнование RoboCup, и, по словам Минору Асады, профессора робототехники из университета Осаки, который является одним из основателей RoboCup, это коренным образом изменило игру. В качестве лидера в RoboCup, в связанных с ним исследовательских темах и в педагогике, Велосо сильно продвинула вперед робототехнику, говорит профессор Асада. Он называет работу Велосо «бесценным мостом» соединяющим робототехнику и искусственный интеллект.
|
Мануэла Велосо Почетный член IEEE Возраст: 57 Профессия: Исследователь в области робототехники, университет Карнеги Меллон Местоположение: Питтсбург Ключевая активность: Поддержка интернационального робототехнического соревнования для обучения молодых исследователей и улучшения автономных роботов. |
Велосо идёт стремительно, и говорит отрывисто. Такое впечатление, что её тело переполнено еле сдерживаемой энергией. В начале 90х она была свежеиспеченным профессором университета Карнеги Меллон, где получила свою докторскую степень, и имела интересы в области искусственного интеллекта. В 1994 году, на конференции по ИИ, она увидела грубую демонстрационную модель робота играющего в футбол. Несмотря на то, что она выросла в такой футбольной стране, как Португалия, её мало занимал этот вид спорта (она предпочитала американский футбол). Но, по её словам, в качестве задачи для автономных систем футбол был великолепен. И поэтому она стала одним из первых исследователей, схватившихся за эту тему.
Вначале она занялась разработкой компьютерных симуляций футбола, совместно со своим студентом Питером Стоуном, ныне профессором компьютерных наук в Техасском университете в Остине. Вскоре после этого Велосо, с другими своими студентами, начала проектировать группу небольших роботов, которое могли бы получать информацию об окружающей среде, делать выводы, действовать, взаимодействовать, и самообучаться в процессе передвижения по игровому полю. Однако в девяностых построить робота было нелегкой задачей, и у её команды ушло два года, на то чтобы заставить правильно работать все двигатели, сенсоры и контроллеры. Ещё более хитрой задачей было понять, как заставить пять таких роботов действовать сообща.
По воспоминаниям Велосо частым скептическим замечанием коллег в те дни было «Что, черт возьми, ты пытаешься сделать с этими пятью роботами?» В те времена исследователи работали над одиночными роботами специального назначения, проектировали таких роботов, которые могли бы отправиться на Марс или в шахту копать руду. «Все вертелось вокруг разработки робота одиночки, который сможет выполнять сложные задачи», — говорит она. Но у Велосо планы были пограндиозней.
В 1997 году Велосо стала одним из основателей федерации по робофутболу RoboCup Federation и помогла запуску первых игр. Впоследствии она занимала в федерации различные руководящие посты и до сих пор консультирует команду своего университета. По словам Велосо, с игрой за время её существования произошли довольно сильные изменения. Если в самом начале исследователи были счастливы, если их автомат-футболист двигался, как было запрограммировано, то теперь команды, состоящие из человекоподобных роботов, играют по-настоящему, используя оборонительные и наступательные тактики и забивая пенальти.
Это усложнение игры многим обязано и собственному вкладу Велосо в ИИ. В лиге Small Size Robot League, где соревнуются роботы малых размеров, команда Велосо чаще других выходила в финалисты. Роботы её команды, размером и видом напоминающие банку из-под кофе, планируют свои действия с потрясающей точностью, и бьют по мячу с такой силой, что он даже оставил несколько вмятин на стенах её лаборатории. Первые роботы, с которыми выступала команда, были собраны из наборов компании Erector, но даже тогда их интеллектуальные способности превосходили способности других машин. Секретным оружием Велосо был алгоритм машинного зрения, использовавший линии, шаблоны, и цвета для того чтобы помочь каждому роботу отслеживать мяч и других роботов.
В 2009 году Велосо поделилась с другими участниками соревнования программным обеспечением машинного зрения разработанным её командой, применив подход открытого исходного кода, который выровнял возможности участников и поднял планку соревнований RoboCup.
Официальная цель соревнований RoboCup – создать такую команду роботов, которая сможет обыграть команду людей чемпионов мира по футболу 2050го года. И в самом деле, изюминкой игры является итоговый матч, в котором соревнуются лучшая команда роботов и любительская команда людей.
Однако задача побить людей на футбольном поле фактически является средством, а не целью, говорит Велосо. Настоящей целью является как усовершенствование роботов, так и оттачивание мастерства робототехников. В конце концов, робот, который может точно подать пас, может подать также и завтрак. «Идея заключается в том, чтобы вывести роботов за пределы игрового поля и ввести их в повседневную жизнь», — говорит Велосо. Она сыграла важную роль в создании новых категорий соревнования RoboCup@Home, RoboCupRescue, и RoboCup@Work, которые заточены под проверку роботов в реалистичных сценариях работы дома, во время чрезвычайных ситуаций и на производстве.
«Мануэла практикует по-настоящему целостный подход к робототехнике», — говорит Стефан Зиклер, инженер-программист в области робототехники из фирмы iRobot, расположенной в Бедфорде, штат Массачусетс. Мануэла была его научным руководителем, когда он работал над своей Ph.D диссертацией. Вместо того чтобы сконцентрироваться на одной узкой области исследования она всегда смотрит широко, на всю картину в целом, и рекомендует своим студентам действовать так же. Зиклер утверждает, что её широкий кругозор и абсолютная честность, делает из студентов всесторонне образованных, толковых исследователей.
В своих занятиях автономными машинами Велосо предпочитает эффективность, а не эффектность. CoBot является тому превосходным примером. Он неказист на вид: без рук, без ног, всего лишь планшет, камера, и набор сенсоров, разъезжающий вокруг на стуле на колесиках. Однако он обладает способностью к автономной навигации в изменяющейся среде, изобилующей неизвестностями, такими как стоящие не на местах стулья и полуоткрытые двери. Несложно для людей, но головоломно для большинства роботов.
Когда CoBot заходит в тупик он использует простую, но в то же время блестящую стратегию. Он просит о помощи. Когда он сталкивается, скажем, с необходимостью нажать кнопку лифта он ищет ближайшего человека, чтобы тот ему помог. Велосо называет эту концепцию «Симбиотической автономностью».
Подобно тому, как она предвидела, что робофутбол будет мощным средством, вдохновляющим новое поколение робототехников, Велосо также видит большой потенциал в таких роботах как CoBot и других думающих машинах. Однажды они будет помогать людям в офисе, в цеху, и дома. Это задача над которой идет работа, и возможно она будет идти всегда. «Замечательной особенностью ИИ и робототехники является то, что эта работа бесконечна», — говорит Велосо.
Об авторе
Прачи Патель является писателем-фрилансером и внештатным редактором журнала IEEE Spectrum. Живет в Питтсбурге, США.
Сокращенная версия данной статьи была опубликована в печатной версии журнала IEEE Spectrum, под названием «Борец робофутбола» (RoboCup’s Champion.)
Автор: DarkEol
