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