Centibots: сто роботов оккупировали здание научного центра
В громадное помещение с множеством комнат и коридоров, выпустили ораву роботов, каковые ничего об этом строении не знали. Они обыскали всё, составили карту строения, нашли заданные объекты и приступили к их охране. Это не сценарий фильма «Особенное вывод-2».
Это Сиэтл, 2004 год.
Фантастические события происходили как в начале этого года, так и недавно в центре компьютерных инжиниринга и наук Пола Алена (Paul G. Allen Center for Computer ScienceEngineering) университета Вашингтона (University of Washington), и некоторых вторых лабораториях, ставших на время полигонами.
А устраивала показательные выступления нахальная бригада роботов, созданная в Лаборатории определения и робототехники состояний (Robotics and State Estimation Lab) того же университета Вашингтона.
Проект именуется Centibots — другими словами практически — «стороботы», не смотря на то, что в действительности их, как туманно информируют авторы, «примерно сто».
Из-за чего они «нахальные»? А вам понравилось бы, если бы маленькие тележки с радарами и камерами вместо глаз носились бы у вас под ногами, не пропуская ни один угол?
Любопытно, что эта инициатива — составная часть более большого проекта научно-исследовательского агентства Пентагона (DARPA). А потому очень любопытно — что же эти автомобили уже могут, и что из этого может выйти.
До тех пор пока, действительно, это больше напоминает милицейский операции, а не армейские.
Роботы у электрической «кормушки», те, что повыше — Pioneer IIs, остальные — Amigobot (фото с сайта cs.washington.edu).
Centibots — это команда маленьких роботов, каковые смогут трудиться как единый организм, и — по одиночке, чтобы изучить малоизвестное им закрытое помещение и, во-первых, составить правильную его карту, а во-вторых — выполнить в нём какую-нибудь целевую задачу.
Эта несколько роботов «исповедует» правила самостоятельности, инициативы, периодического сотрудничества между собой, а ещё — ролей и автоматического перераспределения задач в группе.
Пользователь может приобретать данные от роботов в любую секунду, корректировать «вводные» прямо по ходу исполнения миссии и, основное, рассчитывать, что роботы не остановятся и не растеряются кроме того при полной утраты связи с ним — пользователем.
У этих роботов нет единого мозгового центра, это коллективный разум, гибко перестраивающийся на протяжении исполнения задания.
Amigobot «рассыпаются» и идут в разведку (фото с сайта cs.washington.edu).
Итак — фаза составление — и первая разведка помещения его карты. Эту задачу может выполнить как один робот, так и пара, либо пять штук и без того впредь до полной много.
Фаза вторая — это поиск предопределённых пользователем объектов, к примеру — людей, предметов заданного размера и цвета. А это смогут быть как соперники, так и VIP, подлежащие охране. Посему фаза три — это сигнализация об найденных предметах (людях) и их охрана.
Фактически, защищать эти роботы ещё не могут, но это уже второй вопрос.
Авторов проекта Centibots интересовало иное — как столь многочисленный коллектив роботов сможет действенно взаимодействовать, изучая совсем незнакомое им помещение с разветвленными ходами (a priori считается, что все двери открыты, и роботы смогут проехать везде — это однако опыт, а не боевые действия).
Итак, отечественные роботы разбредаются по помещению. Любой скрупулёзно подсчитывает пройденное расстояние, все собственные повороты и образовывает «скелет карты».
Положение стен и ответвлений определяется посредством лазерных (в одной версии роботов, названных Pioneer IIs, их всего четыре штуки) либо ультразвуковых сенсоров (они стоят в второй версии, именуемой Amigobot).
Amigobot, а они по большей части и составляют «сотню», кроме этого оснащены камерами, но они будут необходимы им для второй задачи.
Составляя карту центра Пола Алена, пара роботов действуют самостоятельно, но иногда согласовывая результаты собственных наблюдений (иллюстрация с сайта cs.washington.edu).
Робот не обязательно залезает во все углы. Дойдя до некоего положения, он «простреливает» окрестности, определяет выходы либо перекрёстки (как глубокие провалы на карте стен, откуда не возвращаются сигналы радаров), запоминает их и выбирает один выход для предстоящего изучения, дабы возвратиться к остальным позднее.
Так в голове робота медлительно растёт карта тех помещений, где он побывал.
Примечательно, что роботы связываются между собой по радио (не неизменно, а иногда и в том месте, где проходит сигнал) и сверяют собственные карты.
Но как по большому счету возможно соотнести их между собой, в случае если роботы начинали с понятия и разных «точек не имеют», где бегают их коллеги?
Дело в том, что автомобили временно формируют по радио виртуальные пары (поделённые иногда множеством помещений) и соотносят различные участки собственных карт, по форме ходов пробуя решить — не побывали ли они в одном и том же месте (пускай и в различное время).
В случае если такое совпадение имеется, один из роботов выдвигает догадку — где на данный момент находится его напарник, выдаёт ему по радио сигнал «подожди меня» и направляться к предполагаемому месту встречи.
Если он в том месте находит «друга», роботы заключают, что всё осознали правильно, устанавливают в себя объединённую версию карты, в два раза полнее, чем карта каждого из них до встречи и расходятся для предстоящих совсем независимых изысканий.
В случае если встреча не случилась, догадка отбрасывается, роботы начинают снова трудиться самостоятельно, дабы позднее опять постараться отыскать друг друга либо кого-то ещё из их большого коллектива.
Ещё один пример составления карты двумя автомобилями (иллюстрация с сайта cs.washington.edu).
Потому, что такие встречи неспешно вовлекают всю команду, весьма не так долго осталось ждать роботы не только приходят к единой версии карты, но и практически определят всё помещение, не смотря на то, что любой из них может побывать только в его части.
Примечательно, что при таких изысканиях кое-какие роботы смогут выступать (не смотря на то, что таковой вариант работы не необходим) в качестве «бригадиров», не столько бегающих по помещениям, сколько координирующих действия вторых участников и дающих им задания («изучи все перекрёстки в конце во-он того коридора»).
При утрата «бригадира» (связи с ним), любой из подчинённых может взять на себя его функции и сказать об этом остальным.
Любопытно, что в то время, когда один робот проходит извилистый, но однако замкнутый маршрут, и оказывается в том месте, где уже проезжал, на его карте накапливается неточность, в силу погрешности совокупности навигации.
Это десятки сантиметров по окончании маршрута во многие десятки метров. Так вот, сейчас робот осознаёт, что он прошёл по кольцу и на собственной карте поправляет положение коридоров, дабы стенки сходились.
Точность интеллектуального картографирования и радаров роботов такова, что, пройдя по нескольким смежным помещениям, робот может совершенно верно посчитать толщину стен.
Самое привлекательное в таком методе картографирования — оно будет закончено кроме того при утрата части автомобилей (впредь до одной, оставшейся «в живых»), оно совсем децентрализовано.
А эпизодическая верификация карт путём сравнения замыслов, составленных различными «интеллектами», активизирует неспециализированную работу и повышает точность картографирования.
В режиме наблюдения, в то время, когда карта уже известна, роботам возможно отправить команду смотреть за всеми движущимися предметами (просматривай — людьми) в заданной группе помещений. Сами роботы определят друг друга по особым светоотражающим полосам, наровне с радиообменом, само собой разумеется.
Фактически, зрением, как мы уже говорили, владеют Amigobot. Они смогут выделять на местности предметы той либо другой формы, либо заданного заблаговременно цвета, и информировать остальным об их координатах.
Это, само собой разумеется, упрощённое описание метода работы много роботов. В том месте имеется ещё масса поправок, определяющих их поведение в тех либо иных обстановках.
И всё это — реально трудящаяся совокупность. Так в одном из опробований в помещении площадью 650 квадратных метров, имеющем пара коридоров и комнат один робот составил его карту за 24 60 секунд, а пара справилась за 18 мин..
Весьма интересно кроме этого, что в режиме «поиск людей, охрана помещения» совокупность так расставляет автомобили, дабы минимальным числом закрывать громаднейшую площадь, а вдруг роботы терпят неудачу — перераспределяет силы.
О том, какими датчиками ещё возможно снабдить такие автомобили, и в какую форму эти самые роботы облечь — возможно лишь фантазировать. Основное так как тут метод сотрудничества.
Если судить по тому, что интересные (по долгу работы) тележки весьма скоро осваивались в научных центрах, где их производили на волю — «стороботы» на большом растоянии отправятся.
