Файл: книга ии.doc

Сотрудники лаборатории ИИ Массачусетского института считают, что робот – это не просто прислуга. Он обязательно должен взаимодействовать с окружающим миром и выполнять социально значимые функции. Исходя из этой посылки, они разрабатывают робота Cog, своим внешним видом и отчасти устройством напоминающего человека. Чтобы придать роботу привычную людям походку, допустимые углы сгибания его рук и ног сделаны примерно равными человеческим. В качестве глаз робота применяются четыре видеокамеры (по две на каждый "глаз"), распознающие оттенки серого и имитирующие режим бинокулярного зрения. В ушных раковинах, работающих по принципу локатора, установлены микрофоны, на конечностях и туловище – датчики давления (имитация осязания).

Вестибулярный аппарат моделируется тремя гироскопами, расположенными в голове робота. Единственное, что пока не реализовано по аналогии – обоняние.

Система управления представляет собой сложную иерархию устройств, от периферийных микроконтроллеров управления положением ступни до сети цифровой сигнальной системы обработки видео- и аудиоинформации. В большинство узлов Cog встроены процессоры Motorola 68332 16 МГц, на которых выполняется интерпретатор L (версия Common Lisp). Интенсивная обработки информации происходит в сети промышленных 200 МГц процессоров в ОС реального времени QNX.

§ 3.10.2. Роботы спасатели и исследовательские роботы.

Университет Северной Каролины разрабатывает роботов, способных перемещаться в завалах и спасать людей, оказавшихся под развалинами в результате различных катастроф. Робот Moccasin II, напоминающий сегментированного червяка, может проползать в туннелях диаметром 20 см и поворачивать на 90 градусов в любых направлениях, анализируя информацию от видеокамеры с подсветкой и датчиков давления, с помощью которых он "ощущает" стены и их изгибы. Moccasin II использует не электрический, а пневматический двигатель (потому что электрические искры могут спровоцировать взрыв скоплений газа) и передвигается как обычный червяк – сжимая и растягивая свое тело. Следующие модели робота можно будет без опаски применять при обследовании крупных технологических конструкций (танкеров, самолетов).

НАСА создала робота величиной с небольшой мячик. Он понимает голосовые команды, снабжен видеокамерой, датчиками температуры, давления и газовыми анализаторами и способен самостоятельно путешествовать внутри космических станций, выполняя мониторинг их состояния.

Военная лаборатория США Jet Propulsion Laboratory совместно с японским институтом аэрокосмических исследований провела в 2002 г. первую в истории человечества высадку робота на астероид Nereus (1989ML). Он собрал образцы грунта и вернулся обратно на корабль. Робот представляет собой четырехколесный вездеход весом 2 кг и размером 28 куб. см. Он может поднимать свое "тело" значительно выше положения колесных осей или опускать его на грунт для взятия проб, подпрыгивать, пробираться в узких туннелях и, что очень важно, переворачиваться со спины на колеса в случае неожиданного неудачного падения. Робот снабжен солнечными батареями, видеокамерой, инфракрасным излучателем и системой связи с посадочным модулем и Землей. Для управления манипуляторами планируется использовать искусственные мускулы на основе электроактивных полимеров. В перспективе для исследования Марса, астероидов и комет этой же командой будут создаваться микророботы весом от 100 до 10 граммов.

Американская Ассоциация по ИИ на Национальной конференции 1999 г. организовала интересный турнир. Согласно его условиям роботы должны были самостоятельно добраться до зала заседаний. Для этого им требовалось выстоять в очереди на регистрацию, подняться по эскалатору, получить цветной «баджет» на "шею", выйти (или выползти) на сцену, в течение 2 минут рассказать о себе и попробовать ответить на простейшие вопросы. При этом учитывалась степень внешней похожести робота на человека. В первом турнире роботы двух университетских команд, добираясь до конференц-зала, пробовали хитрить – один просил окружающих подсказать ему правильное направление движения, а второй легонько подталкивал людей, обращаясь к ним с просьбой отнести его в зал.

§ 3.10.3. Роботы для промышленности и медицины.

Японские ученые, традиционно склонные к миниатюризации, создали робот длиной 1 см и массой в полграмма. Он предназначен для обслуживания АЭС и ТЭС и восстановления поврежденных участков электростанций. Робот способен проникать в поврежденные зоны, проползать по тончайшим трубкам и закрывать пораженные области своим телом.

В медицинском центре государственного университета штата Огайо создан робот-хирург, который имеет видеокамеру и две небольшие руки-манипулятора, а управляет им человек с помощью компьютера. Через небольшие разрезы на теле устройство проникает в сердце, после чего на основании полученной от него видеоинформации компьютер формирует трехмерный образ органа, позволяющий выполнять операцию значительно эффективнее. Хирурги единодушно признали пользу такого устройства.

Военные медики США создали робот для проведения операций в полевых условиях. Им можно дистанционно управлять с любого расстояния. Робот снабжен двумя манипуляторами, на каждом из которых установлено по 7 моторов и еще 14 моторов определяют положение тела. Система передает врачу трехмерное изображение оперируемой области и звуковой фон и обеспечивает обратную связь с хирургом, сообщая ему информацию, связанную с нагрузкой на скальпель. Компьютерный модуль компенсирует естественное дрожание кистей рук человека, повышена точность движений манипуляторов.

Похожие работы проводятся в российском Научном центре сердечно-сосудистой хирургии имени Бакулева РАМН. Используемый там робот также снабжен несколькими манипуляторами, способными держать различные инструменты (скальпель, пинцет и т. д.). Благодаря повышенному числу степеней свободы он может работать в самых неудобных, недоступных для человека положениях. Врач за монитором следит за увеличенной зоной операции и управляет манипуляторами, подавая через компьютер голосовые команды.

Крохотная фирма LunaCorp договорилась с крупнейшим производителем бытовой электроники RadioShack, который будет финансировать отправку на Луну робота для поиска льда на ее полюсах. Лед может служить хорошим источником питьевой воды и воздуха для будущих поколений космонавтов. К поддержке этого проекта, возможно, присоединится и Compaq, а обойдется он всего в 130 млн. долл., что по космическим меркам совсем немного. Пока LunaCorp тестирует прототип робота – Nomad, созданный в университете Карнеги-Мелона. Он снабжен солнечными батареями и имеет длину 1,2 м.

RadioShack рассчитывает неплохо заработать на всевозможной рекламе вокруг этого проекта. Кроме того, уже сейчас эта компания вместе с Microsoft разрабатывают игру – симулятор будущего лунохода.

§ 3.10.4. Военные роботы и робототехнические системы.

Робототехнические системы (РТС) представляют собой автоматизированные устройства, способные самостоятельно выполнять разнообразные функции боевого и обеспечивающего характера.

В военной области перспективно использование робототехнических систем для выполнения задач разведки (в том числе радиационной, химической и биологической), инженерных задач, задач управления полетами и движением и др. В обозримой перспективе возможно практическое освоение боевых роботов, сочетающих функции разведки, поражения и управления и действующих в боевых порядках войск либо самостоятельно. Такие роботы должны обладать свойствами ориентирования на местности, опознавания "свой-чужой", выбора оптимальных целей для поражения и т.д. Разрабатываемые роботы военного назначения подразделяются на три категории (рис.3.10).

Примером роботов первой категории являются роботы, применяющиеся на складах и базах материальных запасов для механизации работ. Ко второй категории можно отнести телеуправляемые роботы, выполняющие задачи по разминированию местности, или беспилотные летательные аппараты, ведущие разведку противника. Примером роботов третьей категории может служить комплексная машина-робот «Праулер» («Бродяга»), которая может использоваться для разведки, патрулирования, охраны объектов и выполнения других задач, работать как в автономном режиме, так и в режиме телеуправления.

Роботы военного назначения

Стационарные манипуляционные роботы с жестким программным управлением

Рис. 3.10. Классификация роботов военного назначения (по автономности)

Проблема создания интеллектуальных роботизированных средств, частично или полностью заменяющих человека при решении различных задач на поле боя, связана с необходимостью практической реализации технических систем, которые, подобно человеку, должны быть способны воспринимать информацию от внешней среды с помощью соответствующих датчиков, обрабатывать и «осмысливать» эту информацию, вырабатывать решения о последовательности необходимых действий, а также обладать способностью оперировать с неполной, неопределенной или даже противоречивой информацией о внешней обстановке и при этом выполнять поставленную задачу. Для практического создания подобных систем необходимо решить целый круг исключительно сложных в техническом отношение проблем и разработать широкий спектр технических средств и устройств. Так, для практической реализации методов машинного зрения, являющегося составным элементом роботизированных военные систем будущего, считается необходимым обеспечить при обработке изображения производительность ЭВМ до 10¹² on./с. Исследования, направленные на решение этих проблем, сосредоточены на разработке средств ИИ для полностью автономного планирования без участия человека и методов планирования действий системы «человек-машина», работающей в диалоговом режиме, когда принятие решения осуществляется в ходе совместной деятельности машины и оператора.