https://frosthead.com

RoboCup: Opbygning af et team af robotter, der vil slå verdensmesterskaberne

I 1997 gik mand og maskine head-to-head i en kamp om strategisk dygtighed; efter seks skakkamp blev verdensmester Garry Kasparov besejret af IBMs Deep Blue supercomputer. Det blev hyldet som et sædvanligt øjeblik i computervidenskab - hvis en computer kunne slå et menneske i skak, et spil, der længe blev holdt som højdepunktet i mental strategi, hvad ellers kunne computere opnå?

Lidt mere end tre måneder efter Kasparovs nederlag forsøgte en ramme af roboteksperter at skubbe en anden grænse inden for kunstig intelligens. Konference i Nagoya, Japan, under den internationale fælleskonference om kunstig intelligens, deltog 40 hold af roboteksperter i verdens første Robotik Cup. Deres erklærede mål: I midten af ​​det 21. århundrede skal et hold fuldt autonome humanoide robotfodboldspillere vinde en fodboldkamp, ​​der overholder FIFAs officielle regler, mod vinderen af ​​det nyeste verdensmesterskab.

Manifestet, der måske kan virke mere som science fiction end et praktisk mål, var ikke en helt ny idé for robotfællesskabet, selv i 1997. Begrebet robotfodboldspil var blevet sparket rundt om robotfællesskabet i årevis - det var først nævnt af professor Alan Mackworth, University of British Columbia, i sin artikel " On Seeing Robots", hvor han argumenterede for, at opbygning af et robotfodboldhold kunne hjælpe med at løse flere problemer med moderne robotik (deres manglende evne til at samarbejde, f.eks. manglende evne til at bestemme, hvor bolden kan gå). Fra det papir lancerede Mackworth og hans team på UBC Dynamo-projektet, verdens første forsøg på et autonomt robotfodboldhold. Dynamo-projektet udførte en række vellykkede eksperimenter fra 1992 til 1994 og ses af mange som den afgørende forløber for Robotics Cup.

Fra den første Robotics Cup (RoboCup, kort) i 1997, er konkurrencen vokset enormt: på RoboCup 2013, der blev afholdt i Eindhoven, konkurrerede 2.500 deltagere fra over 40 lande i forskellige robotudfordringer, fra, som tester en robotens evne til at udføre nyttige hverdagslige opgaver til RoboCup Rescue League, en konkurrence, der tester roboternes evne til at lykkes i katastrofesituationer. Men de mest populære konkurrencer forbliver fodboldligaerne - ved konkurrencen i 2013 kunne dronning Máxima af Holland ses i mængden, og heppe på et hold fra Eindhoven University of Technology, da de gik robot-til-robot med et hold fra Beijing Information Science & Technology University, i ligafinalen (Beijing-holdet kom sejrende ud med en 3-2-score).

RoboCup har fem forskellige fodboldligaer; den sidste, der kom med var Humanoid League, hvor robotter kræves at stå på to ben. Det er en særlig vanskelig liga, fordi den kræver balance - en egenskab, der er vanskelig for robotter. I andre ligaer, som Middle Size League, behøver robotter ikke at være menneskelige - hvilket gør det muligt for hold at bygge robotter med ting som hjul og pneumatiske kanoner, der skyder bolde.

Fodbold kaldes muligvis "Det smukke spil", men spillerne i RoboCup mangler bestemt den subtile kunstneriske karakter af fodboldens menneskelige spillere. Ved en begivenhed i Washington, DC, beskrev professor i University of Pennsylvania, professor professor Lee, som også fungerer som direktør for universitetets GRASP (General Robotics Automation, Sensing, Perception) Lab spillerne som tættere på "femårige" end Ronaldos. I et ligakamp med lille størrelse spiller robotter med en orange golfbold. Humanoider i Kid League (kaldet det for robotens størrelse, ikke deres programmerers alder) bruger en tennisbold. Andre ligaer bruger fodboldkugler, selvom nogle af en mindre størrelse end andre.

Felterne er rektangel og grønne, som en normal fodboldbane, men meget mindre, med op til fem robotter tilladt på et hold. For Humanoid-ligaer falder dette tal til to. Spil er også meget kortere end en regulering (menneskelig) fodboldkamp, ​​der består af to ti minutters halvdele (og en halvminutters pause på fem minutter). Som ethvert andet fodboldkamp scores et mål, når en bold krydser mållinjen fuldstændigt, men i modsætning til de fleste fodboldkampe (eller i det mindste det veldominerede fodboldkamp) håndhæves offsidesreglen ikke. Som normal fodbold tildeles frispark, når robotter begår enhver form for synd, fra at spille på en farlig måde til at hindre en måls evne. I situationer, hvor en robot opfører sig særligt dårligt, kan menneskelige dommerne (som leverer den eneste ikke-robotindgang, der er tilladt under et spil) udøve gule eller røde kort.

Mens robotspilene muligvis mangler den akrobatiske skønhed i verdens fineste fodbold, har forbedringer i teknologien gjort det muligt for RoboCup-hold at tage store skridt siden konkurrenceens start. Processorer er hurtigere, hvilket betyder, at algoritmer, der en gang tog minutter, nu kan udføres af robotterne på få sekunder - og materialer er blevet billigere, hvilket giver flere hold mulighed for at konkurrere. Mens målet med RoboCup måske er at en dag skabe et hold, der er i stand til at bedstæmme verdensmesterskaberne, er det virkelig en fuldmagt til robotforskning, der skubber robotik frem gennem årlig konkurrence og idéudskiftning.

”Det er ikke kun fodbolddomænet, ” sagde Lee. "Det tænker virkelig på kunstig intelligens, robotik og hvad de kan gøre i en mere generel sammenhæng." Når han hører Lee tale, er det tydeligt, at han tror, ​​at robotter en dag måske kan overgå mennesker - i det mindste strategisk - i fodbold, selvom maskinerne endnu ikke er store nok, stærke nok eller hurtige nok til faktisk at udgøre en stor trussel mod verdens bedste menneskelige spillere (selv de største når kun til hoftehøjde, ikke nøjagtigt giver dem en lodret fordel i forhold til mennesker). Men det handler om mere end at forfølge 2050-målet: robotfodbold hjælper forskere med at få en bedre forståelse af menneskelig intelligens - hvordan vi balanserer, hvordan vi ser, hvordan vi behandler information. Det hjælper også med at forbedre robotteknologien, der muligvis har en mere praktisk anvendelse - de sensorer, der detekterer, hvor en kugle befinder sig, kan hjælpe med at forbedre sensorer på selvkørende biler. Det er områder som disse - de fysiske områder - hvor Lee mener, at robotter stadig hænger bag mennesker.

"Hvorfor er det, at vi har maskiner, der kan slå os i skak eller Jeopardy, men vi kan slå dem i fodbold?" han spørger. "Hvad gør det så svært at integrere intelligens i den fysiske verden?"

Ud over de fysiske spærringer er der en anden del af fodbold, der giver roboteksperter en pause: holdaspektet. Vi tænker på robotter som autonome væsener, ansigtsløs teknologi, der fungerer - ensom - for at forbedre verden. Men robotterne, der spiller fodbold, forbindes via trådløse netværk - ideelt set kommunikerer de med hinanden som et hold. Oprettelse af autonome robotter, der samarbejder sammen, er en vanskelig vejspærring at overvinde; men det er også en af ​​grundene til, at Mackworth oprindeligt foreslog at oprette et fodboldhold - til at incitamere oprettelse af teknologi, der muligvis hjælper robotter, en dag problemfrit at arbejde sammen i praktiske applikationer.

RoboCup 2014 finder sted 21.-24. Juli i João Pessoa, Brasilien - og selvom det helt sikkert vil vise noget af det bedste robotik har at byde på, mener Lee stadig, at verdensmesterskaberne i 2014 ikke har noget at bekymre sig om, endnu . "Måske om 20 år kunne vi udvikle et team af robotter til at spille mod de bedste verdenshold, " sagde han og forklarede, at selvom teknologien hurtigt forbedrer sig, ville hans robotter "stadig blive krømt af det brasilianske landshold i fodbold."

RoboCup: Opbygning af et team af robotter, der vil slå verdensmesterskaberne