–оботы и экспертные системы.


10.10.2007, 14:44
јвтор: —ергей Ѕобровский



ƒосье искусственного интеллекта. „асть 1.

»скусственный интеллект (»») примен€етс€ сегодн€ во многих прикладных област€х. ѕрактически все они, может быть, и не так быстро, как хотелось бы, но неуклонно и непрерывно развиваютс€. ¬ последние годы современные »“-технологии совершили очень резкий скачок вперед, в основном за счет повышени€ производительности массовых процессоров и стремительного удешевлени€ пам€ти (как оперативной, так и "жесткой"). Ёто привело к по€влению приложений, в которых воплощены серьезные теоретические наработки »».

–оботы и экспертные системы

ѕри этом можно отметить две тенденции. — одной стороны крупнейший в мире финансист исследований по »» (особенно по робототехнике) Ц это военное научное агентство DARPA. —овременное оружие немыслимо без подходов »» (преимущественно нейронных технологий, нечетких экспертных систем и интеллектуальных решателей), позвол€ющих с помощью относительно малых ресурсов получать достаточно точные результаты, дл€ нахождени€ которых классическими методами численной математики потребовались бы мощности суперкомпьютеров. Ќапример, реализаци€ режима автономного полета на небольшой высоте в плохих погодных услови€х без использовани€ заранее подготовленной компьютерной базы рельефа требует применени€ высокоэффективных механизмов синхронизации движени€ с данными, получаемыми от системы навигации GPS, видеокамер, радаров и других датчиков.

¬ св€зи с этим состо€ние определенных направлений в »» закрыто от посторонних глаз.

— другой стороны рынок бытовых роботов и интеллектуальных домашних устройств уже сегодн€ приносит немалую прибыль, а в перспективе это будет огромный бизнес, поэтому коммерческие компании занимаютс€ исследовани€ми по »» своими силами, в чем-то дублиру€ DARPA и другие подобные организации (хот€, скорее всего, не опережа€ их).

¬ насто€щем обзоре рассматриваютс€ наиболее значимые событи€, произошедшие в различных област€х »» за последние несколько лет. Ќадо отметить, что основна€ часть реально используемых систем обычно создаетс€ с привлечением разных технологий »», что позвол€ет существенно повысить качество конечного результата.

Ѕолее подробную информацию по »» можно без проблем найти в »нтернете. Ќапример, больша€ подборка материалов расположена по адресу https://dir.yahoo.com/Science/Computer_Science/Artificial_Intelligence/.

Ёкспертные системы

—оздание экспертных систем (Ё—) традиционно считаетс€ классическим зан€тием дл€ специалистов по »». Ё— многократно хоронились, признавались тупиковым направлением, тем не менее компьютеры научились давать советы в конкретных област€х человеческой де€тельности на уровне хороших экспертов.

ќсновной акцент в современных Ё— делаетс€ на прин€тии оперативных решений в реальном масштабе времени. Ёто объ€сн€етс€ нуждами современного бизнеса.  оммерческие Ё— контролируют крупные промышленные процессы, принимают решени€ по результатам показаний сотен периферийных устройств, управл€ют большими сет€ми, распределенными —”Ѕƒ, подсказыва€ оператору, как поступить в сложной обстановке, а в критических ситуаци€х, требующих немедленного решени€, берут управление на себ€. ƒостаточно активно развиваетс€ и такое направление, как автоматическое накопление знаний, снимающее с человека рутинную работу по качественному анализу различных процессов. ѕрактически все современные системы раскопки данных представл€ют собой Ё—.

ѕравда, стара€ схема Ё—, основанных на системе правил и создававшихс€ на базе версий Ћиспа и ѕролога, сегодн€ не столь попул€рна, как раньше. ѕрактически во всех коммерческих продуктах примен€ютс€ более гибкие походы Ц нечеткие технологии (когда вместо обычной двоичной логики "да-нет" используетс€ логика с бесконечным числом состо€ний), Bayesian-сети, учитывающие веро€тности перехода узлов в другие состо€ни€, и т. д.

Ќапример, система MOBAL дает возможность строить модель пон€ти€ в терминах логических правил и фактов, позвол€€ с помощью €зыка поиска похожих объектов Query-by-Similarity в сочетании с нечеткой логикой создавать очень гибкие системы хранени€ и обработки информации.

»нтеллектуальный решатель C-PRS (Procedural Reasoning System in C), написанный на стандарте ANSI C, используетс€ Ќј—ј, в авиапромышленности, в системах управлении перевозками и мобильными роботами. ќн переносим, очень компактен и с помощью кросс-платформных компил€торов допускает встраивание практически в любое оборудование.

¬ –оссии осуществлено несколько внедрений крупной Ё— контрол€, управлени€ и моделировани€ сложных процессов Gensym G2.

√руппа адаптивных систем корпорации Microsoft трудитс€ над совершенствованием технологии Office Assistant, котора€ позвол€ет отслеживать поведение пользовател€ и подсказывать ему правильные действи€ в запутанных ситуаци€х.

¬ открытый проект AIOS (https://blkbox.com/~cravey/aios) приглашаютс€ все желающие. ќн посв€щен созданию ќ— с элементами »». ¬ нее будут встроены технологии обработки естественной речи, автоматического решени€ задач и самообучени€.

 оммерческие системы имеют довольно большой ценовой диапазон, и если простые настольные системы сто€т несколько сотен долларов, то цена промышленных приложений возрастает в тыс€чу раз, что свидетельствует об их несомненной востребованности.

–обототехника

ѕри создании домашних автономных устройств подчас возникает больше проблем, чем при создании военных и космических роботов. ’от€ в жилых домах не бывает перепадов температур в сотни градусов, а превышение скорости на дес€тки сантиметров несущественно (что в услови€х невесомости может сразу привести к аварии), требование максимальной безопасности значительно осложн€ет жизнь разработчикам.

Ѕыстрее всего сегодн€ развиваетс€ рынок автономных домашних пылесосов (см. PC Week/RE, є 40/99, с. 4). “акие модели оборудованы навигационной системой и всевозможными периферийными датчиками. –оботы-пылесосы перемещаютс€ по квартире по случайным траектори€м, собира€ мусор и объезжа€ статические предметы, и удирают от движущихс€ объектов (людей и животных).  роме того, умные пылесосы способны самосто€тельно возвращатьс€ на свое "место жительства" дл€ подзар€дки.

ƒругой перспективный рынок Ц автономные газонокосилки. Ќапример, фирма Electrolux выпускает косилки, способные подзар€жатьс€ от солнечной батареи, запасатьс€ энергией на ночь и работать практически круглосуточно.

Ѕолее совершенные модели интеллектуальных бытовых устройств помимо уборки мусора способны выполн€ть множество дополнительных функций Ц например, подносить напитки и тапочки. –обот Cye фирмы Probotics, посто€нно подключенный к ѕ , дистанционно управл€етс€ заложенной в компьютер программой. — помощью удобного визуального инструмента пользователь может, использу€ план комнат, определить дл€ Cye траектории передвижени€, доступные и запрещенные области в квартире. ќбщение с роботом выполн€етс€ по протоколу, содержащему 35 команд и 20 ответных сообщений от робота. Ќемаловажно, что ѕќ Cye открыто дл€ совершенствовани€, позвол€ет расшир€ть базовые возможности системы и создавать на его основе собственные программы управлени€ роботом. ¬ будущих верси€х Cye будет поддерживатьс€ навигационна€ система GPS, и он сможет передвигатьс€ не только по комнатам, но и на приусадебном участке.

—прос на подобные устройства растет, и известна€ компани€ NEC уже представила модель Personal Robot R100, котора€ поступит в продажу в 2001 г. —ейчас модель проходит тестирование в исследовательском центре компании, и журналисты уже могли лицезреть, как робот высотой 44 см и весом 8 кг въезжает в комнату руководительницы проекта …ошихиро ‘уджито, вращает телеглазом, распознает ее лицо среди лиц других присутствующих и обращаетс€ к ней со словами: "ћама! ¬ам что-нибудь надо?". ¬ общей сложности робот способен произносить 300 фраз, понимать сотни команд и различать 10 лиц.

R100 может приносить мелкие вещи, вынимать почту из €щика, включать и выключать телевизор и кондиционер, записывать видеосообщени€ и передавать их по назначению. ќн подключен к ѕ  и имеет встроенный процессор Intel 486 DX4. Ќа основе этой модели NEC планирует в будущем выпускать робокошек и робособак.

—отрудники лаборатории »» ћассачусетского института считают, что робот Ц это не просто прислуга. ќн об€зательно должен взаимодействовать с окружающим миром и выполн€ть социально значимые функции. »сход€ из этой посылки, они разрабатывают робота Cog, своим внешним видом и отчасти устройством напоминающего человека. „тобы придать роботу привычную люд€м походку, допустимые углы сгибани€ его рук и ног сделаны примерно равными человеческим. ¬ качестве глаз робота примен€ютс€ четыре видеокамеры (по две на каждый "глаз"), распознающие оттенки серого и имитирующие режим бинокул€рного зрени€. ¬ ушных раковинах, работающих по принципу локатора, установлены микрофоны, на конечност€х и туловище Ц датчики давлени€ (имитаци€ ос€зани€).

¬естибул€рный аппарат моделируетс€ трем€ гироскопами, расположенными в голове робота. ≈динственное, что пока не реализовано по аналогии Ц обон€ние.

—истема управлени€ представл€ет собой сложную иерархию устройств, от периферийных микроконтроллеров управлени€ положением ступни до сети цифровой сигнальной системы обработки видео- и аудиоинформации. ¬ большинство узлов Cog встроены процессоры Motorola 68332 16 ћ√ц, на которых выполн€етс€ интерпретатор L (верси€ Common Lisp). »нтенсивна€ обработки информации происходит в сети промышленных 200 ћ√ц процессоров в ќ— реального времени QNX.

”ниверситет —еверной  аролины разрабатывает роботов, способных перемещатьс€ в завалах и спасать людей, оказавшихс€ под развалинами в результате различных катастроф. –обот Moccasin II, напоминающий сегментированного черв€ка, может проползать в туннел€х диаметром 20 см и поворачивать на 90 градусов в любых направлени€х, анализиру€ информацию от видеокамеры с подсветкой и датчиков давлени€, с помощью которых он "ощущает" стены и их изгибы. Moccasin II использует не электрический, а пневматический двигатель (потому что электрические искры могут спровоцировать взрыв скоплений газа) и передвигаетс€ как обычный черв€к Ц сжима€ и раст€гива€ свое тело. —ледующие модели робота можно будет без опаски примен€ть при обследовании крупных технологических конструкций (танкеров, самолетов).

Ќј—ј создала робота величиной с небольшой м€чик. ќн понимает голосовые команды, снабжен видеокамерой, датчиками температуры, давлени€ и газовыми анализаторами и способен самосто€тельно путешествовать внутри космических станций, выполн€€ мониторинг их состо€ни€.



¬оенна€ лаборатори€ —Ўј Jet Propulsion Laboratory совместно с €понским институтом аэрокосмических исследований наметила на €нварь 2002 г. первую в истории человечества высадку робота на астероид Nereus (1989ML). ќн должен будет собрать образцы грунта и вернутьс€ обратно на корабль. ѕока прообраз этого робота представл€ет собой четырехколесный вездеход весом 2 кг и размером 28 куб. см. ќн может поднимать свое "тело" значительно выше положени€ колесных осей или опускать его на грунт дл€ вз€ти€ проб, подпрыгивать, пробиратьс€ в узких туннел€х и, что очень важно, переворачиватьс€ со спины на колеса в случае неожиданного неудачного падени€. –обот снабжен солнечными батаре€ми, видеокамерой, инфракрасным излучателем и системой св€зи с посадочным модулем и «емлей. ƒл€ управлени€ манипул€торами планируетс€ использовать искусственные мускулы на основе электроактивных полимеров. ¬ перспективе дл€ исследовани€ ћарса, астероидов и комет этой же командой будут создаватьс€ микророботы весом от 100 до 10 граммов.

јмериканска€ јссоциаци€ по »» на Ќациональной конференции 1999 г. организовала интересный турнир. —огласно его услови€м роботы должны были самосто€тельно добратьс€ до зала заседаний. ƒл€ этого им требовалось высто€ть в очереди на регистрацию, подн€тьс€ по эскалатору, получить цветной баджет на "шею", выйти (или выползти) на сцену, в течение 2 минут рассказать о себе и попробовать ответить на простейшие вопросы. ѕри этом учитывалась степень внешней похожести робота на человека. ¬ первом турнире роботы двух университетских команд, добира€сь до конференц-зала, пробовали хитрить Ц один просил окружающих подсказать ему правильное направление движени€, а второй легонько подталкивал людей, обраща€сь к ним с просьбой отнести его в зал.

японские ученые, традиционно склонные к миниатюризации, создали робот длиной 1 см и массой в полграмма. ќн предназначен дл€ обслуживани€ јЁ— и “Ё— и восстановлени€ поврежденных участков электростанций. –обот способен проникать в поврежденные зоны, проползать по тончайшим трубкам и закрывать пораженные области своим телом.

¬ медицинском центре государственного университета штата ќгайо создан робот-хирург, который имеет видеокамеру и две небольшие руки-манипул€тора, а управл€ет им человек с помощью компьютера. „ерез небольшие разрезы на теле устройство проникает в сердце, после чего на основании полученной от него видеоинформации компьютер формирует трехмерный образ органа, позвол€ющий выполн€ть операцию значительно эффективнее. ’ирурги единодушно признали пользу такого устройства.

¬оенные медики —Ўј создали робот дл€ проведени€ операций в полевых услови€х. »м можно дистанционно управл€ть с любого рассто€ни€. –обот снабжен двум€ манипул€торами, на каждом из которых установлено по 7 моторов и еще 14 моторов определ€ют положение тела. —истема передает врачу трехмерное изображение оперируемой области и звуковой фон и обеспечивает обратную св€зь с хирургом, сообща€ ему информацию, св€занную с нагрузкой на скальпель.  омпьютерный модуль компенсирует естественное дрожание кистей рук человека, повышена точность движений манипул€торов.

ѕохожие работы провод€тс€ в российском Ќаучном центре сердечно-сосудистой хирургии имени Ѕакулева –јћЌ. »спользуемый там робот также снабжен несколькими манипул€торами, способными держать различные инструменты (скальпель, пинцет и т. д.). Ѕлагодар€ повышенному числу степеней свободы он может работать в самых неудобных, недоступных дл€ человека положени€х. ¬рач за монитором следит за увеличенной зоной операции и управл€ет манипул€торами, подава€ через компьютер голосовые команды.

¬оенных в робототехнике интересуют прежде всего автономные летающие устройства дл€ сбора разведывательной информации. јгентство DARPA готово финансировать выпуск беспилотных самолетов, в течение 20Ц60 мин полета преодолевающих 30Ц60 км и имеющих при этом массу не более 1 кг, а размеры Ц 20 см.

‘ирма AeroVironment разработала снабженный различными датчиками самолет длиной 7,5 см, который может быть послан на разведку в очень сложных услови€х Ц например, в городе. ѕока главной проблемой остаетс€ посадка такого самолета, обычно не обход€ща€с€ без поломок.  роме того, трудно найти небольшой и достаточно мощный двигатель, поэтому фирма рассматривает возможность применени€ альтернативных (химических) источников энергии. ѕока ее самолетик с двухграммовым пропеллером держитс€ в воздухе 16 мин, развива€ с попутным ветром скорость 70 км/ч.

—отрудники лаборатории ¬андербилтского университета пошли по другому пути. ќни пытаютс€ создать роботы, имитирующие движени€ насекомых. ¬ них будут применены пьезоэлектрические приводы, используемые в пейджерах и имеющие  ѕƒ до 90% ( ѕƒ моторов, выполненных по другим технологи€м, как правило, составл€ет около 60%).

ѕока военные только готов€тс€ к сражени€м без участи€ людей, энтузиасты уже превратили такие войны в доходный бизнес. ¬ —Ўј ежегодно проводитс€ множество сост€заний между роботами, цель которых одна Ц любой ценой "замочить" противника. ¬ турнире BattleBots сражаютс€ радиоуправл€емые роботы, вооруженные молотками и пруть€ми; в уже шестом по счету конкурсе Fire-Fighting Home Robot Contest автономные роботы стрел€ют друг в друга, перемеща€сь внутри жилого дома; организаци€ Seattle Robotics Society проводит целый турнир дл€ роботов Robothon, в который помимо драк вход€т такие виды "спорта", как сумо, отжимание и т. д.

ƒл€ тех, кто не имеет возможности создать своего робота и отправитьс€ с ним в —Ўј, можно предложить виртуальный турнир, проводимый на сайте https://www.robotwar3d.com/.



—айт "»скусственный интеллект" - программирование »» от разработчика: общение, статьи, ссылки.


 лючевые слова:
экспертные системы
управление
люди
роботы
человек
устройства
модели
технологии
интеллект
DARPA
давление
системы
обработка
–оботы и экспертные системы
робот
робототехника


¬ернутьс€ в рубрику:

»скусственный интеллект


≈сли вы хотите видеть на нашем сайте больше статей то кликните ѕоделитьс€ в социальных сет€х! —пасибо!
 уда сходить? ќтличный ресторан дл€ шумной компании или умиротворенного дружеского обеда: кафе “еремок на портале Restoclub.ru Ч смотрите рейтинги, фото места и меню заведени€.
—мотрите также:

ќбратите внимание полезна€ информаци€.