dxdt.ru: занимательный интернет-журнал

Наиболее популярные автономные роботы, которые сейчас строят энтузиасты, это, без сомнения, беспилотники. Летательные аппараты оснащаются автопилотами, построенными на базе готовых решений, и уверенно осуществляют автономный полёт по программе. Естественно, следующий шаг – плавучие роботы: используя аналогичные средства навигации, такой робот, если его добротно сконструировать, мог бы пересечь даже океан (проекты уже есть). Роботу важно не пойти ко дну – остальное, при правильно выбранной точке старта, сделают ветер и течения. Но если робот всё же начал тонуть? Это ещё интереснее: подводный автономный робот – вот действительно занимательная задача.

Подводный “любительский” дрон мог бы пройти хотя бы тот или иной морской пролив, океанский размах на первых порах не обязателен. Главное – непрерывное движение в подводном положении, через море, на большое расстояние. (Для бассейнов и небольших естественных водоёмов задача уже многократно решена – даже соревнования проходят.) Тут немало проблем, весьма сложных. Первая и важнейшая из них – управление плавучестью: робот не должен уйти на слишком большую глубину, но и на поверхности показываться ему тоже нельзя (иначе что это за подводный дрон?). Поддерживать нужную плавучесть и контролировать глубину непросто: даже для изящных инженерных решений тут требуется постоянный контроль и активное управление, потому что меняются условия вокруг аппарата. Идти по поверхности гораздо проще, что неоднократно доказано не столько прогулочными яхтами, сколько бутылками и брёвнами.

Следующая масштабная проблема – навигационная система. Из-под воды нет доступа к GPS, поэтому придётся либо городить некий перископ с GPS-антеннами, либо использовать только автономную инерциальную навигационную систему. Конечно, возможен и комбинированный вариант. Предположить, что построенный энтузиастами подводный автономный аппарат сможет ориентироваться по рельефу дна или каким-нибудь гидроакустическим маякам, будет слишком смело. Впрочем, инерциальная навигационная система нужной точности выглядит ещё более сомнительно: сконструировать и построить её силами энтузиастов едва ли возможно (да и силами специалистов – тоже). То есть, потребуется комбинированная система, с коррекцией по GPS. Всё равно неподъёмная, пока что, задача.

И остаётся целый пласт других проблем: как управлять движением аппарата, как обеспечивать его энергией в течение длительного времени подводного хода, как поддерживать связь. И, кстати, как уберечься от морских животных, будь то рыбы или какие-нибудь любопытные китообразные?

В Штатах тем временем рапортуют об успешных испытаниях автономных (беспилотных, то есть) грузовых платформ, используемых для снабжения войск.

Это совместный проект Lockheed Martin и сухопутных сил США. Называется Autonomous Mobility Appliqué System (AMAS). Речь идёт о придании функции автономности уже имеющейся в войсках грузовой автомобильной технике, которую дооборудуют специальными системами управления – в результате транспорт получит способность двигаться по маршруту автономно, без водителя, в самой разной дорожной обстановке, в том числе, в городе. Естественно, “апгрейд” имеющихся грузовиков – самый логичный вариант, оптимальный.

Шесть лет назад я писал в одной из записок буквально следующее: “А первыми, вероятно, появятся автоматические автономные конвои из роботов-грузовиков, осуществляющих снабжение военных баз“. Сейчас мы это и наблюдаем. (Удобно, всё ж, что сайт dxdt.ru выпускается долгое время – теперь вот можно сослаться на старый прогноз.)

Конечно, сейчас станут спорить – полезен ли такой необитаемый конвой на самом деле, и представляет ли он собой какое-то техническое достижение. Тут на ум сразу приходят сценарии, в которых “специальные хакеры” взламывают систему управления конвоем и уводят грузы, адресованные базе США, куда-то в другую сторону. Заметьте, что в таком сценарии, каким бы киберпанковским он не казался, нет ничего нового: “взломать” управление конвоем можно было и раньше, что неоднократно проделывалось на практике; правда, требуется воздействовать на водителей-людей, а не на компьютеры систем управления. Однако именно для того, чтобы дистанцировать людские ресурсы от театра боевых действий, и придумываются автономные грузовики. Так что мотивации для замены водителей роботами – несколько другие, они просто не пересекаются с очевидной угрозой перехвата управления.

Кстати, в соревнованиях роботов, предназначенных для автономной работы в ситуациях техногенных катастроф – DARPA Robotics Challenge, всё же победил типичный андроид, под названием SCHAFT. Я предполагал, что неплохие шансы есть у неандроидного механизма RoboSimian, но он, к сожалению, занял лишь пятое место. Впрочем, так как это первое в истории технологическое тестирование такого уровня, не исключено, что для андроидов больше подходят имеющиеся методы планирования преодоления препятствий и решения задач, но не сами задачи. Посмотрим, что будет дальше.

Завершающийся 2013 год был насыщен разнообразными робототехническими новинками. Роботостроение развивается шустро, вполне можно ожидать здесь очередной технологической революции. Какие виды роботов – самые ожидаемые?

Многое, конечно, зависит от контекста, в котором пребывает тот, кто роботов ожидает. Например, автономные боевые роботы, те, которые оснащены “летальной функцией”, – кто-то ждёт их. Относиться к самой идее можно по-разному, но появление таких роботов обязательно станет очередной точкой отсчёта в истории робототехники.

Вот уже несколько лет хорошо заметна тенденция к миниатюризации роботов. Поэтому интересно было бы увидеть не только летающих роботов размером с небольшую стрекозу, но и настоящие наномеханизмы, будь то известная “умная пыль” или какие-нибудь роботы-микробы, ползающие по секретным лабораториям. В последнем случае, для того чтобы увидеть робота потребуется микроскоп.

Роботы, именуемые беспилотниками, хорошо освоили воздушное пространство. Неплохо обстоит дело и с наземными системами: специальные автомобили-роботы уже действуют на дорогах общего пользования, не исключено, что через несколько лет мы увидим серийные автомобили с автоматическим управлением. Тут, кстати, ещё вопрос: где подобные автомобили появятся первыми – в гражданском автомобилестроении или на военной службе?

А вот с надводными, и, в особенности, с подводными, роботами дела пока не так прекрасны, как на суше и в воздухе. Естественно, разработки есть, есть и работающие аппараты, но в плане новинок и массовости – заметно отставание, которое будет сокращаться. Так что хотелось бы увидеть новых подводных роботов. Желательно – автономных и массовых.

Подводные роботы – хорошо. Подземные – ещё лучше. Вот уж где неосвоенное пространство, так это под землёй. Про подземных роботов мало что слышно, а точнее будет сказать: вообще ничего не слышно. Представить, что темой совсем не занимаются, гораздо сложнее, чем предположить, что разработки ведутся в закрытом режиме. Но рано или поздно что-то покажут и заинтересованной публике, не имеющей соответствующих допусков. Возможно, уже в наступающем 2014 году. И это будет интересно.

Сегодня и завтра проходят первые соревнования роботов, предназначенных для автономной работы в ситуациях техногенных катастроф, ну и вообще – в сложных условиях. Это проект DARPA Robotics Challenge. На сайте, кстати, есть прямая трансляция выполнения упражнений роботами (надо сказать, зрелище не очень воодушевляющее, но это только первая попытка развить данную тему). Упражнения – это преодоление разных препятствий (лестницы, двери, завалы и так далее), а также управление транспортом (небольшой автомобиль, типа багги).

Я бы предположил, что неплохие шансы у самого “неандроидного” робота-участника, но посмотрим на итоговые результаты.

С системами вооружений у их создателей всегда связаны опасения – а вдруг это оружие используют против нас, предварительно захватив? Если оружием является автономный боевой робот, способный выполнять сложные задачи без всякого “внешнего управления”, то угроза приобретает иной размах. В случае, если противник сумел “перепрограммировать” робота, последний отправится громить создателей. Да ещё, вероятно, не один: потому что, в отличие от каких-нибудь примитивных основных боевых танков, взлом и “обращение” боевых роботов можно проводить поточным методом, единожды разработав алгоритм атаки. Если танки сами обратно не поедут, то роботы – вполне могут. Тем более, автономные. Всё это не раз и не два описано в научно-фантастической литературе.

Интересно, что отказ от автономности описанную проблему не решает. Предположим, наши роботы, по классической схеме, которая применялась ещё в 30-х годах прошлого века для “телетанков”, управляются из центра, а потеряв связь – если не подрываются в целях самоуничтожения, то, как минимум, останавливаются и ждут возобновления сеанса. Такая схема, сама по себе, никак не защищает от перехвата управления: противнику просто нужно искать уязвимость в других системах. Если он научился имитировать центр управления, раскрыл коды связи, шифры и системы команд, то он точно так же сможет управлять робототехнической армией, особенно, если она уже забралась на его территорию.

Конечно, каналы связи могут быть очень хорошо защищены, но ведь никто не отменяет работу внешней разведки: и вот – секретные коды утекли, а все эти сотни роботов уже неподалёку, их даже не нужно захватывать на базах, как танки. И ещё вопрос, где больше риск перехвата управления – в дистанционной централизованной системе или в случае с автономным роботом. Последний хотя бы не подвержен риску взлома центра управления.

Естественно, автономные роботы должны иметь некие аварийные системы самоуничтожения или принудительной остановки, в том случае, если “что-то пойдёт не так”. С другой стороны, предназначенная для действий на территории противника автономная боевая система, у которой в легкодоступном месте находится главный рубильник красного цвета с надписью STOP, а чуть ниже – кнопка, обозначенная SELF-DESTRUCT, смотрится как-то нереалистично.

Написал для издания TheRunet.com очередную колонку, на этот раз – про управление боевыми роботами, обладающими “летальным действием”.

Boston Dynamics тем временем сконструировали скоростную версию четвероногого робота. Пишут, что бегает со скоростью около 16 миль в час. То есть, человек убежать не сможет. По ссылке под картинкой ниже – видео испытаний. В условиях городских боевых действий для подобной платформы можно придумать немало вариантов эффективного применения.

(Видео.)

Они все громко жужжат генерирующим моторчиком. Видимо, это такая фирменная черта у Boston Dynamics.

(Найдено здесь.)

Для участия в соревновании DARPA Robotic Challenge Лаборатория реактивного движения (JPL) NASA строит “неандроидного” робота, хотя и с четырьмя “конечностями”. Я как-то писал о том, что для работы в сложных условиях, в каких-нибудь техногенных развалинах, андроид вовсе не обязательно оказывается эффективным биомеханическим решением. Видео:

Если мы используем боевого робота с дистанционным управлением, когда им рулит оператор, то всегда можно “улучшить систему”, переложив функции оператора на мощный компьютер, находящийся там же, в центре управления. Получаем автономную робототехническую систему, пусть и включающую в себя некий элемент дистанционности. Но дальнейшее улучшение всё равно приводит к отказу от дистанционного управления.

Очевидно, что каналы, по которым передаются управляющие команды, являются слабым местом, ограничивающим применение боевого робота: за линией фронта, на территории противника, связь могут заблокировать. Это ограничение в любом случае будут преодолевать, несмотря на готовящиеся запреты со стороны ООН.

Второй момент, подталкивающий боевых роботов к автономности – время реакции. Эту известную проблему тоже можно переформулировать в терминах “ограничения применения”: боевой робот может не успевать адекватно реагировать на изменение обстановки, на появление новых угроз, из-за того, что человеческий оператор – медленный. Соответственно, множество вариантов применения робота снова ограничивается. Понятно, что быстрая реакция – среди ключевых преимуществ боевого робота. И это преимущество касается вовсе не только перехвата подлетающих снарядов (задачи, кстати, для человеческого оператора просто неразрешимой). Несложно придумать другие практические сценарии, где моментальная и точная реакция робота превращает его в принципиально новое средство вооружения: например, противодействие снайперам. От ключевых преимуществ конструкторы не отказываются, так что и здесь автономность станут повышать.

В общем, есть, как минимум, два ключевых фактора введения автономности: независимость от систем дальней связи и раскрытие на практике возможностей быстрой реакции компьютерной техники. И, похоже, прогресс не остановят.

Андроиды – это, согласно определению, человекоподобные машины. Есть хорошо известная концепция, гласящая, что андроидам удобнее действовать в человеческой среде обитания, так как мебель, машины, механизмы, лестницы, окна, пульты управления и разнообразные вспомогательные устройства – всё это уже сконструировано для использования именно человеком. Вроде, логично. Посмотрим на примеры.

Вот роботы-андроиды, призванные заменить человека на сборочном производстве. Популярная тема. С одной стороны, подобные андроиды вряд ли в обозримом будущем станут действительно дешёвыми. С другой стороны, робота можно плотно интегрировать в сборочный конвейер, превратив в единый гигантский производственный агрегат полного цикла. Собственно, именно так и поступают при проектировании производств с высокой степенью автоматизации. Эффективное решение тут не в придании роботам андроидной формы. Для того, чтобы перемещающимся роботам было удобно перемещаться – нетрудно изменить среду их обитания, добавив радиометки, специальную разметку, особые двери. Всё это уже делается на производстве. Вообще говоря, нет проблем и с тем, чтобы провести нужные изменения среды обитания и вне производственных площадей: люди станут оберегать полезные автономные механизмы, хоть бы те и не андроиды.

Немного другая история: роботы, призванные действовать в опасной среде, например, в районе техногенной или природной катастрофы. Такие роботы особенно востребованы. Здесь ранее пригодная для обитания человека среда уже разрушена. Вовсе не факт, что по развалинам химического завода проще передвигаться человекоподобному роботу, а не какому-нибудь осьминогу, оборудованному встроенными лебёдками, крюками и адаптивным колёсно-гусеничным шасси. Конечно, человек, как биомеханическая система, обладает высокой степенью универсальности в смысле перемещения по развалинам. Но что касается андроида, то он, скорее, сорвётся с какой-нибудь стены и застрянет ногой в расщелине между бетонными блоками. Извлекать дорогущего робота будет непросто.

Конечно, андроиды, издали неотличимые от человека, станут популярной вывеской для робототехники, всё благодаря своей привлекательности. Только приспособленность среды обитания не играет тут роли: для неандроидных механизмов-работяг люди среду изменят.