I denne weekend fandt der en temmelig usædvanlig fodboldkamp sted i en arena fyldt med fans og konkurrenter. Spillerne på banen 9 til 6 meter gik, passerede, faldt om og endda scorede et par mål. Nej, dette var ikke mesterskaberne i børnehaven - det var den 21. RoboCup, den internationale konkurrence, der skaber robotfodboldhold fra universiteter over hele verden mod hinanden.
Relateret indhold
- Gooooal! To teknologier konkurrerer med fornuftige fodboldmål
Der var flere standouts for 2017, herunder Rhoban Fodboldklub fra University of Bordeaux og Bordeaux Polytechnic Institute, vindere af "Bedste Humanoid", University of Bonn og samarbejdspartnere fra Det tyske forskningscenter for kunstig intelligens og University of Bremen.
I år landede RoboCup tilbage i Nagoya, Japan, stedet for den første konkurrence. Begivenheden er vokset i størrelse og omfang siden da - den indeholder nu 15 konkurrencer, der bruger forskellige typer robotter, inklusive specialbyggede, hylder og endda nogle, der er helt virtuelle. Men fodbold, især med humanoide robotter, er den vigtigste af dem.
”Fodbold er et meget godt forskningsmål, fordi alle ved om fodbold, ” siger Itsuki Noda, nuværende præsident for RoboCup. ”Og fodbold i sig selv er et meget komplekst og intelligent spil, selv for mennesker.”
Grundlæggerne Minoru Asada, Yasuo Kuniyoshi og Hioaki Kitano skitserede det oprindelige mål for projektet: At få konkurrencen til at danne konstruktion af et team af robotfodboldspillere, der kan slå de menneskelige verdensmestre inden 2050. I forfølgelsen af dette udøvede udvalget har gradvist øget indsatsen, introduceret nye konkurrencer hvert par år og ændret reglerne og spildesignet for at skubbe konkurrenter ind på nyt territorium.
”En af de store værdier ved RoboCup er, at det integrerer mange forskellige AI-udfordringer i et enkelt system, ” siger Peter Stone, professor i datalogi ved University of Texas, der driver RoboCup-holdene der. ”Det er ikke godt nok at have en robot, der kan gå hurtigt; det er nytteløst, hvis det ikke med høj pålidelighed også kan se, hvor bolden er, og finde ud af, hvor den er på banen, og koordinere med sine holdkammerater. ”
Sidste år var der nogle få betydelige ændringer i reglen - vigtigst af alt, en ændring fra en lys orange til en fodbold med almindelig farve - og hold reagerede ved at forbedre deres bidrag 'computervision. Texas-teamet sluttede på andenpladsen i 2016-standardplatformkonkurrencen, siger Stone, stort set på grund af succes med deres kugledetekteringssystem. Standard Platform-konkurrencen kræver, at hold bruger den samme hardware, så software er det, der gør et vindende robothold i denne begivenhed.
UT Austin Villa-robotterne i "Standard Platform League" (hvilket betyder, at alle hold bruger den samme hardware) på Robocup 2017. (Courtesy University of Texas, Austin) Ud over standardplatformen kan konkurrenter indtaste humanoide ligaer med tre forskellige størrelser af specialbyggede humanoide robotter, der spænder fra ca. 16 tommer høje (vundet af Rhoban fra Bordeaux) til fuld menneskelig størrelse (vundet af University of Bonn). Ligaer med hjulroboter inkluderer små (7 tommer diameter, vundet af Seer Robotics, et kinesisk firma med studerende fra Peking og Zhejiang) eller mellemstore (firkantede, ca. 20 tommer på en side, vundet af Beijing Information Science and Technology University) størrelser, og har færre begrænsninger på form.
I modsætning til BattleBots og andre lignende konkurrencer er alle robotterne i RoboCup autonome - holdene sætter dem på banen og giver afkald på kontrol til den software, de programmerede, som ikke kun skal køre de enkelte robotter, men koordinere dem som et team. Botterne skal tage beslutninger på egen hånd og som et team, forklarer Stone. For eksempel er det vigtigt for en robot at vide, hvor det er i forhold til feltet, målet, bolden og de andre robotter. Men det kan skaffe denne information på flere måder; det skal afbalancere sin egen forståelse - jeg tog fire trin på denne måde, så jeg er fire skridt fra linjen - med visuelt input og hvad dets teamkammerater opfatter af marken.
En af de vigtigste ændringer i 2017 var tilføjelsen af en blandet hold-udfordring, siger Joydeep Biswas, et tidligere medlem af det vildt succesrige Carnegie Mellon-robotikhold, som bragte et nyt hold fra University of Massachussets-Amherst, hvor han i øjeblikket er en lektor i datalogi. I udfordringen med blandet hold blev hold parret uden forudgående varsel om, hvem deres holdkammerater ville være.
Dette har direkte implikationer for den virkelige verden robotik. ”Når vi bevæger os fremad, kan vi ikke forvente, at alle robotterne skal oprettes af den samme person eller gruppe, ” siger Biswas. ”AI og software skal være smart nok til at spille med holdmedlemmer, som de ikke har programmeret selv.” I denne weekend påpegede Biswas flere nye tekniske innovationer, der førte konkurrencen fremad i de foregående år, herunder ændringer i, hvordan robotterne “sparker” og den måde, de planlægger.
Også ny i 2017 var ligaen, der indeholder indenlandske robotter, der forsøger at udføre opgaver såsom hentning af flasker og åbningsgardiner. Men disse havde stadig en sekundær fornemmelse af fodboldbotene.
Når man ser på humanoidfodboldkonkurrencen, er det klart, at robotterne har en vej at gå. De ser ofte ud til at bevæge sig i langsom bevægelse. De vugger akavet og let om. Men reelle fremskridt sker. I dag spiller det vindende mellemstore fodboldhold på mellemstørrelse en udstillingskamp mod de menneskelige trustees, der kører konkurrencen. Mens mennesker typisk har deres vej med robotterne, lykkes det for sent at robotne blokere nogle skud og få et par afleveringer på egen hånd, skønt de langt fra er i stand til at gennemføre succesrige lovovertrædelser.
Men det er ikke farce. Roboticists kan fjerne reelle lektioner og praktisk viden fra dette spil. Stone sammenlignes med en storslået udfordring, som rumløbet eller Deep Blue, den skakspilende computer. For at nå et hovedmål, der i sig selv har lidt praktisk relevans, kræves det en masse teknologi, der vil være anvendelig på mange andre områder. For at spille fodbold skal robotterne opfatte deres omgivelser, udvikle en plan eller strategi og derefter udføre en handling, som at løbe, bestå eller skyde.
Den blandede hold-udfordring, påpeger Biswas, er et afgørende skridt for at få robotter fra en producent til at arbejde med robotter fra en anden. Og måske det vigtigste, fodbold er et spil, der kræver kreativitet i realtid - noget, der er let for mennesker og meget hårdt for robotter. At knække dette problem vil gøre robotter mere nyttige i virkelige situationer, hvor robotter er nødt til at reagere på skiftende forhold og næsten uendelige scenarier. Og at gøre det med humanoide robotter har en særlig fordel.
”I den nærmeste fremtid er vi nødt til at samarbejde med robotter, ” siger Noda. ”Mennesker forstår hinanden ved at se ansigt, adfærd, håndbevægelse og så videre. Så form er meget vigtig for kommunikation og interaktion. ”
Redaktørens note: Denne artikel oprindeligt fejlagtigt, at RoboCup er i det 20. år. Konkurrencen er faktisk i det 21. år. Smithsonian.com beklager fejlen.
