Первый диалог с роботом

Знакомьтесь - роботы!

Американская программа робототехники наряду с другими включает исследования, проводимые в Стэндфордском институте под руководством математика Дж.Маккарти. Там разработана и изучается управляемая электронной вычислительной машиной модель, которая представляет собой тележку, снабженную колесным ходом с независимым электроприводом на каждое колесо. Авторы этой разработки оставили в стороне вопросы, связанные с конструкцией опорно-двигательного аппарата, с его проходимостью и тому подобным. Центральная задача состояла в том, чтобы создать систему, обладающую высокими информационными возможностями, достаточными для обеспечения ее автономного передвижения. С этой целью она снабжена четырьмя каналами, по которым собирает информацию из внешнего мира.

1. Органы осязания. Они представляют собой набор гибких проволок - "кошачьих усов", - укрепленных на корпусе тележки и работающих в двоичном коде. При соприкосновении усов с посторонними объектами сигналы об этом поступают одновременно к тормозным устройствам тележки, вызывая ее остановку, и в компьютер.

Остановка тележки при соприкосновении с посторонним объектом происходит как бы рефлекторно. Однако компьютер, получающая одновременно информацию о том, с какой стороны расположено ожидаемое препятствие, может подавить это рефлекторное действие и заставить тележку двигаться дальше или изменить направление движения. Примерно той же цели служит буферное устройство, которое снабжено датчиками, измеряющими силу взаимодействия тележки с препятствиями.

2. Чувство дистанции. Тележка снабжена дальномером, посредством которого компьютер определяет расстояние до препятствия или стен помещения. Дальномер расположен на специальной подвижной консоли, имеющей две степени свободы - она может автоматически подниматься или опускаться и поворачиваться вокруг вертикальной оси. Обзор обстановки производится периодически, по команде компьютера, путем перемещения дальномерной головки. Информация об измеренных расстояниях поступает в компьютер, который, используя ее, строит грубую картину пространства, окружающего тележку.

3. Зрение и распознавание. На той же консоли, на которой установлен дальномер, расположена и телекамера. Собираемая ею информация обрабатывается по тому же способу, что и в системе зрения робота МТИ.

Тележка, как и манипулятор, взаимодействует с объектами простых форм типа кубов, система ее зрения по-прежнему выделяет из даваемого телекамерой изображения зоны с резкими переходами освещенности. О такой системе распознавания образов уже говорилось.

4. Чувство ориентации. Оно обеспечивается специальной навигационной системой. По существу, это система отсчета пройденного пути. Некоторая точка пола помещения, в пределах которого движется тележка, выбрана за начальную. От этой точки ведется непрерывный отсчет поворотов двух ведущих колес, по этим данным вычисляется положение и направление движения тележки. Кроме того, чтобы исключить влияние проскальзывания колес относительно пола, на последнем имеются дополнительные отметки для ориентирования.

Привод колес, как и привод консоли, несущей телекамеру и дальномер, осуществляется электродвигателями, получающими команды от компьютера. Тележка связана системой радиосвязи с компьютером и пультом, где формируются программы. Команды на движение и на сбор информации вырабатывает компьютер в соответствии с программой "текущих действий". В свою очередь, эта программа приводится в действие программами более высокого уровня, которые задаются в компьютере оператором, печатающим свои указания в специальном коде на телетайпе - пишущей машинке особой конструкции, установленной на посту управления.

В течение нескольких лет в Стэнфорде ведутся эксперименты с этим пока еще безруким роботом. С окружающим миром он взаимодействует только своим буфером, но и этого оказалось достаточно, чтобы продемонстрировать недюжинные "интеллектуальные" способности стэндфордского робота - еще одного представителя третьего поколения.

Поначалу задачи, которые перед ним ставились, сводились к обследованию незнакомой территории: ее обходу, осмотру, распознаванию обстановки, запоминанию ситуации. Затем исследователи добились того, что робот находил и своим буфером сдвигал кубы в заданное место. После реализации ряда подобных программ был проведен новый эксперимент, в процессе которого робот выполнил задание несравненно более трудное, чем сбор кубиков. Он "самостоятельно" решал, должен ли он или не должен использовать для выполнения поставленной задачи специальное орудие труда.

Вот к чему сводится эта задача. Робот находится в комнате, где стоит платформа, на которой установлен объект призматической формы. Задача робота состоит в том, чтобы отыскать этот объект и, толкая его буфером, доставить на определенное место. В другом углу комнаты находится передвижная наклонная плоскость. Будучи на колесном ходу, робот не может взобраться на платформу, где стоит призма, с какой бы стороны он к платформе ни подходил.

Чтобы выполнить задание, он должен прежде всего принять решение искать вспомогательное орудие труда - в данном случае передвижную наклонную плоскость. Приняв решение, он должен найти ее, правильно ориентировать и придвинуть к платформе. Только после этого он сумеет вкатиться вверх по наклонной плоскости на платформу, найти объект, столкнуть его с платформы, скатиться по наклонной плоскости с платформы, правильно установить объект и, толкая его, сдвинуть в заданное место.

Формулируя эту задачу, исследователи исходили из того, что с логической точки зрения она не менее сложна, чем классическая задача об обезьяне и бананах, которую используют психологи для оценки уровня интеллектуального развития животного. Обезьяна находится в комнате, к потолку которой подвешена гроздь бананов. Задача обезьяны состоит в том, чтобы достать бананы. В углу комнаты стоит стул. Для обезьяны решение задачи состоит в том, чтобы придвинуть стул к месту, где висят бананы, и влезть на него.

Перед роботом поставлена та же задача, что и перед обезьяной. Обе задачи двухступенчатые с логической точки зрения. В обоих случаях требуются дополнительные приспособления. Задача "обезьяна и бананы" многократно экспериментировалась, и установлено, что ее решение доступно только хорошо тренированному животному.

Создателям робота удалось обучить свое творение решению аналогичной задачи и тем самым доказать, что оно уже может вести себя если не человекоподобным, то хотя бы обезьяноподобным образом.

Робот может не только получать указания в напечатанном виде, но и печатать ответы на указания. Таким образом продемонстрирована возможность диалога робота с оператором в живой форме, не ограничивающей характер и содержание информации, которой они обмениваются. Типичный "сценарий", поставленный в Стэнфорде, сопровождался такой беседой.

Оператор: Придвиньте ко мне небольшой куб в 3 часа дня.

Робот: Имеются два небольших куба.

Оператор: Придвиньте мне меньший из двух.

Робот: Хорошо.

Оператор: Когда вы придвинете мне небольшой куб?

Робот: Я придвину его в 3 часа дня. (Время 3 часа 01 мин.) Я придвинул к вам небольшой куб.

Оператор: Спасибо.

Можно догадываться о том, сколько труда было затрачено на отладку каждой из таких программ, насколько "гладко" их удавалось выполнить роботу. Однако эти и подобные им догадки и соображения не должны закрывать от нас главного: возможности, квалификация и автономность роботов от поколения к поколению непрерывно возрастают.

Стэндфордская тележка по своим интеллектуальным совершенствам вполне подходит в качестве туловища для того, чтобы укрепить на ней механические руки. А если еще вместо колесного хода это туловище снабдить ногами, то это будет уже совсем похоже на настоящего робота. Такие попытки делаются.

Английский профессор М.Тринг в серьезном техническом журнале обсуждает выгоды использования роботов в домашних условиях и формулирует краткие технические условия на такого механического "домашнего работника".

Обсуждение этого предложения другими учеными и инженерами касается не столько возможности построить такой робот, сколько целесообразности и эффективности его применения. А существо предложения уже не кажется совершенно невероятным.

И.И.Артоболевский, А.Е.Кобринский, 1979 год