Методические материалы, статьи

Роботы играют в футбол

Игрок команды желтых подхватил мяч, отскочивший от бортика, окружающего футбольное поле, и двинулся к воротам соперников. Голкипер синих двинулся ему навстречу, чтобы сократить угол обстрела, но форвард вместо удара перебросил мяч своему партнеру слева. Последнему просто ничего не оставалось делать, как направить мяч в пустые ворота. Это был один из двадцати безответных голов, вколоченных командой желтых из Лаборатории Ньютона в Сиэттле в невезучие ворота синих из Южной Кореи. Дело происходило в ноябре 1997 года во время финального матча первого в истории футбольного турнира среди роботов (Microrobot Soccer Tournament — MIROSOT).

MIROSOT — дитя Йонг Хван Кима и его коллег из корейского Перспективного института науки и технологии в Тайджоне. Они надеются, что подобные мероприятия послужат толчком для развития искусства робототехники, по аналогии с тем, как шахматы стимулировали исследования в области искусственного интеллекта. Чтобы робот мало-мальски осмысленно играл в футбол, требуется колоссальное развитие целого ряда областей — механики, сенсоров и искусственного интеллекта. Если удастся научить робота достаточно быстро бегать, смотреть внимательно и предвидеть развитие игры хотя бы на несколько секунд вперед, то он сможет выполнять и куда более полезные задачи, чем носиться с мячом по полю.

Здесь аналогия с шахматами кончается, потому что использованные в шахматных программах идеи пока не находят практически никакого применения за пределами шахматной доски. А вот роботостроители «футболистов» считают, что им повезет больше: их проблемы касаются в основном механического движения и видения.

Ноябрьский турнир собрал 23 команды из девяти стран. Следующий турнир состоялся в июне 1998 года. Каждая команда состоит из трех роботов-игроков. Размеры их не должны превышать куба со стороной в 7,5 сантиметров. Поле чуть меньше настоящего — 130 сантиметров на 90, по краям огорожено барьером. Как хоккейная площадка, чтобы оранжевый мячик для гольфа не вылетал за пределы поля.

«Игроки» получают информацию о местонахождении мяча при помощи телекамер, расположенных над полем. Вначале она передается на контроллер, расположенный вне поля, а потом транслируется игрокам. Даже по передаче информации команды уже различаются: все, кроме двух команд, передают роботам только сведения о мяче, чтобы они сами находили собственный путь к мячу. У таких роботов на борту есть специальные сенсоры, позволяющие избежать столкновения с другими роботами.

Одно из двух исключений — как раз команда Лаборатории Ньютона. Она проповедует более централизованный подход, ее «игроки» практически лишены «мозгов», поведение им диктует контроллер — куда и с какой скоростью двигаться. Таким образом, турнир становится соревнованием не только между командами, но и между идеологиями — централизованной и индивидуальной.

Перед тем как началось строительство реальных роботов, многое пробовали моделировать на компьютерах. В частности, в национальной футбольной лиге были сделаны программы, позволяющие учитывать персональные особенности каждого игрока и разыгрывать матчи между командами. Нечто вроде детской игры, но на максимально серьезном уровне. Футбольными программами заинтересовались специалисты по адаптивным системам. Адаптивная система — это собрание большого числа объектов, действующих по определенным правилам, причем в процессе действий и взаимодействий правила могут меняться и к ним могут добавляться новые. Объекты должны уметь принимать решение на основе неполной или даже противоречивой информации. Такие системы очень важны для исследования финансового рынка, действий иммунной системы и транспортных систем.

Многие исследователи изучали поведение таких систем в памяти компьютера. Создатели футбольных роботов получают уникальный шанс продвинуться на шаг дальше и посмотреть, как на деле взаимодействуют и адаптируются их компьютеризованные подопечные. Создание группы взаимодействующих автоматов — новое, перспективное направление в исследовании роботов.

Футбольные роботы находятся на самой ранней стадии своего развития. Вот три главные задачи, стоящие перед их создателями. Как научить робот быстро двигаться и быстро менять направление движения, чтобы следовать за мячом? Как постоянно видеть мяч и других игроков? Как научить робота думать — принимать решения на несколько секунд вперед? И еще одно: как получить наилучший результат, сочетая решения для этих трех проблем?

Исследователи из Сиэттла считают оптимальным решением лишить роботов разума и все пространства занять двигательными механизмами. Корейские игроки умеют сами принимать простейшие решения, но зато у них остается меньше места для моторов и они проигрывают в скорости. Однако главная проблема тех и других — недостаток мощности. Каждому роботу приходится таскать с собой источник энергии: сделаешь мощный — трудно таскать, сделаешь легкий — быстро не побегаешь. Емкость современных батареек ограничивает продолжительность каждого из двух таймов сражения роботов всего пятью минутами.

Пока начинающие футболисты напоминают двухлетних детишек или псов-футболистов на цирковой арене. Довольно часто роботы путаются и вколачивают мячи в собственные ворота. Вратарь иногда стоит бесстрастным сфинксом и смотрит, как мяч медленно прокатывается мимо него. Об офсайдах и грубых нарушениях правил и речи нет — они следуют один за другим. Похоже, стоит подумать о некотором видоизменении правил для механических игроков.

Каков же результат турнира? Победили роботы Лаборатории Ньютона. Их создатели сделали упор на скорости движения и хорошем обзоре за счет мыслительных способностей. Пока получается, что думать в футболе не обязательно, потому что эти роботы выиграли пять своих матчей со счетом 12:3, 13:0, 15:1, 1:6, 20:0. Ни одной из остальных команд не удалось забить более восьми голов в одной игре.

Можно от души посмеяться над игрой железных кубиков. Эксперты считают, что пока футбол для роботов находится в зачаточном состоянии, как компьютерные шахматы в пятидесятые годы. Но сегодня уже никто (даже Гарри Каспаров) не позволяет себе даже улыбнуться в адрес компьютеров-шахматистов. Можно ли ожидать столь успешного прогресса от футболистов? Вероятно, да. На обсуждении результатов турнира возникла мысль ввести управление одной из команд «джойстиком», чтобы человек мог управлять ей и соревноваться с машиной. Есть и другие интересные идеи. Несомненно одно: родилась новая форма жизни — роботы-футболисты. За их развитием надо следить, это очень интересно и увлекательно!

По материалам зарубежной печати подготовил Александр Семенов



См. также:
Преимущества онлайн-казино
Причины популярности онлайн покера
ПРОЕКТ
осуществляется
при поддержке

Окружной ресурсный центр информационных технологий (ОРЦИТ) СЗОУО г. Москвы Академия повышения квалификации и профессиональной переподготовки работников образования (АПКиППРО) АСКОН - разработчик САПР КОМПАС-3D. Группа компаний. Коломенский государственный педагогический институт (КГПИ) Информационные технологии в образовании. Международная конференция-выставка Издательский дом "СОЛОН-Пресс" Отраслевой фонд алгоритмов и программ ФГНУ "Государственный координационный центр информационных технологий" Еженедельник Издательского дома "1 сентября"  "Информатика" Московский  институт открытого образования (МИОО) Московский городской педагогический университет (МГПУ)
ГЛАВНАЯ
Участие вовсех направлениях олимпиады бесплатное

Номинант Примии Рунета 2007

Всероссийский Интернет-педсовет - 2005