Читать онлайн «Знакомьтесь - роботы !». Страница 42

3. Затем рука отправляется на поиск кубиков. Наткнувшись на один из них, она определяет его положение и размеры, чтобы правильно ориентировать захват относительно кубика.

4. Рука схватывает кубик и несет его к месту расположения коробки: она движется до тех пор, пока не наткнется на коробку.

5. Определяется правильное расположение кубика относительно коробки, после чего кубик опускается в коробку.

6. Рука отправляется туда, где она нашла предыдущий кубик, и оттуда отправляется на поиск следующего кубика.

В процессе поиска кубиков рука периодически совершает контрольные движения, чтобы убедиться, что попек ведется достаточно низко над столом. Если она в процессе поиска ударяется о стол, поиск прекращается, и р"ка выбирает правильное положение по вертикали.

В этом перечне не нашли отражения многие указания, которые в действительности оговорены в программе, чтобы предупредить недоразумения, могущие возникнуть в процессе действия руки. Так, в частности, при сборе кубиков она может неудачно зацепить кубик, столкнуть коробку, вторично натолкнуться на коробку и пр. В подобных случаях программа предусматривает различные специальные указания или команды на перевод руки на ручное управление, и тогда в управление роботом вмешивается оператор.

Сама программа, конечно, содержит гораздо больше подробностей, чем те, что перечислены под номерами 1, 2, ...6. В ней расписана процедура поиска, указан целесообразный порядок поиска, указано, что делать, когда замыкается тот или иной контакт, как в том или другом случае устанавливать или поворачивать захват. Другими словами, в программе сбора кубиков поведение руки и ее реакции при взаимодействии с внешним миром записаны с необходимой степенью подробности и, конечно, языком, понятным цифровой машине, то есть числами. Робот в процессе решения поставленной ему задачи будет "железно" следовать всем ее указаниям.

ТРЕТЬЕ ПОКОЛЕНИЕ

Ребенку не представляет труда собрать кубики, на которых наклеены изображения цветов или грибов, поскольку он знает, что это такое. Ему достаточно показать изображение гаек, цифр, космических ракет, и он затем легко соберет кубики с такими изображениями.

Мозг человека, как губка, впитывает картины внешнего мира и обладает поразительной способностью к запоминанию, различению и сопоставлению явлений двух миров: внешнего и внутреннего.

Сбор и складывание кубиков - элементарная задача для ребенка. Робот Шеннона - Минского - Эрнста решает только один из ее вариантов, но даже и для этого его пришлось снабдить собственным "внутренним миром", дающим ему представление, например, о том, чем должна отличаться коробка от кубика. Его интеллектуальные совершенства уже намного выше, чем у "версатрана", и он имеет больше оснований поетендовать на моделирование поведения ж"вого существа, непосредственно взаимодействующего с внешним физическим миром. Можно уверенно причислить его к представителям второго поколения роботов, но его железным интеллектом следует восхищаться лишь умеренно, видя, как еще далеко второе поколение отстоит от нашего представления о настоящем роботе.

Рука Г. Эрнста работает с "завязанными глазами".

Датчики, которыми она оснащена, собирают информацию вслепую "осязанием", на ощупь. Она не можег отделить процесс сбора информации от процесса движения: сначала получить представление о ситуации, сложившейся во внешнем мире, и только затем начать действовать. Именно поэтому она не может просто собрать кубики, рассыпанные в беспорядке, а вынуждена искать их один за другим. Настоящий же робот должен иметь такие органы чувств, которые дали бы ему возможность предпослать процессу движения процесс сбора информации, чтобы в этом отношении быть антропоморфным, быть хотя бы немного "по образу и подобию".

Человек или животное могут собирать информацию, не трогаясь с места. Для этого им служат и зрение, и слух, и обоняние - эти "бесконтактные датчики", по зволяющие живому существу планировать свои действия. Что-либо подобное необходимо и роботу для воспроизведения двигательных функций человека.

Так постепенно определились существенные черты роботов, которые мы можем условно отнести к третье му поколению. Во что это вылилось на практике, приел едим на примере робота, разработанного в Массачусетском технологическом институте (МТИ).

В манипуляторах и полуроботах биотехническая система обслуживается телевизионной связью: в рабочее зоне устанавливается одна или несколько телекамер, а на пульте управления, около оператора, - телеэкраны.

Телевизионная система "удлиняет" визуальные возможности оператора. Такая телевизуальная обратная связь, как и обычная визуальная, обеспечивает оператору эффект присутствия, так необходимый для сбора информации и оценки ситуации.

Робот МТИ - это все та же механическая рука-манипулятор, но, кроме осязания (как в опытах Г. Эррста), он оснащен еще и зрением. Рабочая зона, в которой робот действует, осматривается телекамерой, но уже без оператора, который может быстро и легко, окинув взглядом увиденную картину, оценить сложившуюся ситуацию. Теперь эту картину и ситуацию "видит" - оценивает ЭВМ, и ту задачу, которую очень просто было поручить человеку, надо сделать хотя бы частично доступной автомату. Его интеллект должен иметь тот самый механизм, о котором мы говорили как о механизме распознавания образов. Но, конечно, у железного интеллекта свои механизмы.

Система, принятая в роботе МТИ, различает далеко не все, что видит человеческий глаз. Гигантское количество информации, доставляемое телеприемником, искусственно занижается специальным устройством, извлекающим из полученной картины только те характерные особенности, которые нужны для распознавания объектов с заранее известными свойствами. Такими объектами снова послужили кубики. А для кубиков характерно то, что на их ребрах происходят резкие изменения освещенности от одной грани к другой.

Для ЭВМ, обрабатывающей оптическую картину, полученную с телекамеры, оказалась доступной задача выделить из этой картины и запомнить те зоны, где происходят резкие изменения освещенности.

Пока, как видим, задача выглядит очень скромно.

Но даже и в этом случае процедура распознавания на этом не заканчивается. Ведь надо выделить то, что "знакомо" роботу, то, что он может "распознать". Информация, воспринятая из внешнего мира и обработанная по тому или иному способу, должна быть сопоставлена с информацией, которая служит роботу в качестве эталона "знакомого" объекта. Чтобы правильно взаимодействовать с внешним миром, роботу нужно задать этот эталон; нужно сформировать "внутренний мир" робота, сформулировать правила и критерии сопоставления, которыми он должен пользоваться для оценки собираемой информации.

В системе МТИ сведения об особых свойствах распознаваемых объектов (резко меняющейся освещенность) и их характеристиках заранее вводятся в машину, образуя ее внутренний мир Тогда, сопоставляя особенности освещенности объектов на телеэкране с некоторыми наперед заданными признаками объекта, машина распознает кубики, фиксирует их положение и ориентацию - разбирается в обстановке и может действовать "с открытыми глазами" - не искать кубики, а, почти как человек, брать их и складывать в коробку иг ч строить из них сооружение, то есть делать с ними то, что оговорено программой.

Сплошным потоком по цепям внутренних обратных связей от органов "осязания" и "очувствления", расположенных на захвате руки, и органов зрения в ЭВМ течет информация. В соответствии с этой информацией и с указаниями программы ЭВМ строит движения руки и дозирует развиваемые ею усилия. Так сходство действий робота с действиями живого организма получило дальнейшее развитие. Поэтому мы и сочли возможным отнести этот робот к следующему, третьему поколению.

Но почему робота? Пока это только рука! А где туловище, к которому можно присоединить такие руки?

ПЕРВЫЙ ДИАЛОГ С РОБОТОМ

Американская программа робототехники наряду с другими включает исследования, проводимые в Стэнфордском 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 т. п. 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.