Об ИИ без мифов. Путеводитель по истории Искусственного Интеллекта - Леонид Черняк
Две школы робототехники
В 60-е годы в МТИ и в Стэнфорде начались попытки создания роботов с претензиями на AI, соответственно в этих университетах сложились две различные школы робототехники. Фантазийному представлению о человекоподобном роботе в большей мере соответствует робот Shakey, который создавался в период с 1966 по 1972 в Стэнфодском исследовательском центре AI (Artificial Intelligence Center of Stanford Research Institute). Позже центр был переименован в SRI International, утеряв при этом буквы AI, что символично. По утверждению статьи в Wikipedia, Shakey стал «первым мобильным роботом общего назначения, способным оценивать свои действия». Увы, слишком сильно сказано, поскольку к этому оказался не способен не только Shakey, в истории робототехники не найдется ни второго, ни последующих роботов, наделенных такими способностями. Конечно же, ничего этот робот оценивать не мог, но «мы любим его не за это». Спустя полвека Shakey был признан важнейшим научно-инженерным достижением. Если отбросить сомнительное утверждение о его способности к самооценке, то во всем остальном он действительно стал прообразом многого из того, что делается в робототехнике, в том числе и с точки зрения системной архитектуры, и использования компьютерного зрения, и методов навигации, и другого.
Для своего времени Shakey невероятно совершенен, он был снабжен телевизионной камерой и «кошачьими усами» в качестве датчика для обнаружения объектов, находился на связи по радиоканалу со своим внешним мозгом – поначалу это был компьютер SDS-940 с памятью 64 Kбайт, а потом более мощный PDP-10 увеличенной до 192 Kбайт памятью. По размеру памяти можно понять насколько он был умственно ограничен. Вычислительная часть программного обеспечения писалась на FORTRAN, а сам Shakey «понимал» команды на языке Lisp, предложенном Джоном Маккарти в 1958 году. Наработки, сделанные в процессе создания Shakey, сослужили свою службу при создании роботов Centibots, использованных позже в экспериментах, связанных с исследованиями роевого интеллекта, о чем ниже.
Но главным достижением создателей Shakey оказался не сам робот, а сопутствовавшие исследования, по их результатам было получено более 2000 патентов и опубликовано свыше 5000 статей. После первой неудачной попытки научить робота сборке телевизора создание интеллектуального робота перестало рассматриваться как самоцель, фокус сместился на создание роботов-помощников. Не случайно на торжественной церемонии в связи с помещением Shakey в Компьютерный музей в Маунт-Вью Нильс Нильсон, один из его создателей и соавтор известной книги по AI сказал: «Нынешние роботы гораздо совершеннее, у них мощные системы управления, но они по-прежнему не понимают того, что делают», чем опроверг утверждение из Wikipedia. Вслед за Shakey появилось огромное количество различных устройств, претендующих на признание их роботами, но ни одно из них не обладает признаками собственного сознания и целеполагания».
Альтернатиную массачусетскую школу робототехники называют поведенческой (Behavior-based robotics, BBR), она ставит целью создание хотя и простых, но обладающих способностью к адаптации в окружающей среде и к выполнению относительно несложных повторяющихся действий роботов. Действия систем, построенных на принципе BBR, ближе к рефлекторному поведению животных, особенно насекомых, – они делают попытку, чаще всего обнаруживают ошибку, вносят коррекцию и повторяют в цикле действие с обнаружением ошибки до тех пор, пока не достигнут желаемого результата. По сути оно представляют собой усовершенствованную версию описанного выше Toy Beetle.
Отцом концепции BBR обычно называют австралийца Родни Брукса, проработавшего более 20 лет в MIT Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory с середины 90-х, а на протяжении последних 10 лет он возглавлял это исследовательское учреждение. Свое профессиональное кредо он выразил в статье «Слоны не играют в шахматы» (Elephants Don't Play Chess, 1990), в ней Брукс пишет, что под роботом он понимает машину, способную делать что-то полезное для человека: «Для того, чтобы робот мог делать повседневную работу в общей с человеком среде, его когнитивные способности должны быть основаны на сенсомоторном взаимодействии с этой средой, где критически важной является координация между датчиками и исполнительными органами».
В минимальной форме основную идею BBR, как это ни покажется странным, можно реализовать средствами механики. В XIX веке были созданы игрушки, воспроизводящие ее. А первый электронный BBR-робот в 1949 году создал англо-американский нейрофизиолог и психиатр Грей Уолтер (Grey Walter, 1910–1977). Он назвал его машиной соображающей (machina speculatrix) с двойным собственным именем Elmer Elsie (ELectroMEchanical Robot, Light-Sensitive), которое переводится как электромеханический робот, чувствительный к свету. По внешнему виду и по скорости передвижения робот напоминал черепашку, наделенную способностью к фототропизму, то есть к движению на свет. Добавив к Elmer Elsie несколько логических цепей Уолтер сделал машину обучаемую (machina docilis) CORA, она могла обучаться условным рефлексам по И. П. Павлову. Непосредственными преемниками Elmer Elsie стали роботы BEAM (Biology, Electronics, Aesthetics, Mechanics), использующие простые аналоговые цепи вместо микропроцессоров, что обеспечивает им простоту и надежность при выполнении определенного задания.
Близкие по смыслу исследования проводил Валентино Брайтенберг (Valentino Braitenberg, 1926–2011), итальянский кибернетик, возглавлявший отделение биологической кибернетики в Институте Макса Планка (Тюбенген, Германия). Он автор книги «Тележки: эксперименты в синтетической психологии» (Vehicles: Experiments in Synthetic Psychology). Движение тележки Брайтенберга (Braitenberg vehicle) контролировалось простейшими аналоговыми устройствами, обычно с фотоэлементами, однако при этом возникало впечатление сложного или даже интеллектуального поведения.
Одним из немногих успешных производителей BBR-роботов была и остается компания iRobot, она начала с разного рода роботов-уборщиков, но, получив контракт от DARPA, занялась и роботами военного назначения. Известность получил робот PackBot, использовавшийся при разминировании, после катастрофы на АЭС Фукусима, но недавно этот бизнес был продан специализированной компании.
Телероботы
Телеробототехника (Telerobotics) объединяет разнообразные технологии, требуемые для создания дистанционно управляемых роботов, то есть исполнительных устройств, связанных с оператором по кабелю или по различным беспроводным сетям от Bluetooth и Wi-Fi до Deep Space Network (Сеть дальней космической связи НАСА). Совокупность технологий включает телеуправление (teleoperation), а если работа ведется удаленно, то высококачественные системы видеосвязи и, скорее всего, в будущем телеприсутствие (telepresence), то есть удаленное участие оператора.
Первые системы с элементами телеуправления впервые были внедрены в морских торпедах, которые как вид противокорабельного оружия появились непосредственно после изобретения паровой машины, практически одновременно с первым пароходом Роберта Фултона. В 80-х годах XIX успехи в электротехнике позволили нескольким американским инженерам снабдить их дистанционным управлением по кабелю, чему способствовало изобретение в те же годы и там же в Америке безынерционной катушки для спиннинга. Несмотря на свое видимое несовершенство
