Главное – не робот, или Зачем андроида учить играть в футбол

ТОМСК – 3 мая, РИА Томск. Первые в России соревнования системы RoboCup состоятся в Томске менее, чем через две недели. О том, как проходит подготовка к российскому этапу одного из самых авторитетных в мире чемпионатов по робототехнике и как роботов учат танцевать, играть в футбол и работать под завалами зданий – в материале РИА Томск.

Ранее сообщалось, что проект проведения чемпионата мира – 2018 по робофутболу RoboCup в Томске одобрен областными властями и министром образования РФ Дмитрием Ливановым. Соревнования RoboCup 2016 года в Томске будут пройдут в рамках форума U-NOVUS и будут представлять собой национальный отборочный тур, победители которого смогут участвовать в международном финале кубка.

Вклад в будущее

Конструкцию из LEGO на колесиках, размером с игрушечную машинку, называют роботом-спасателем. Вряд ли он может кого-то в действительности спасти, зато умная машинка умеет определять свое местоположение с помощью встроенных датчиков и уверенно ездит по черной линии. А еще у нее есть "рука", с помощью которой можно забрать "спасаемый" мячик и вынести его в безопасную зону.

Такой робот, конечно, в жизни мало пригодится, но для участников RoboCup это и не главное.

"Моя задача как руководителя – научить участников команд не сделать робота, а решать задачу. Хороший руководитель учит общим подходам и фактически повышает образовательный уровень своих учеников", – рассказывает завлабораторией робототехники и искусственного интеллекта Томского госуниверситета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУРа) Евгений Шандаров.

Он поясняет, что сейчас робототехнические соревнования проходят по всему миру, в том числе и в России. RoboCup – первый и, наверное, самый авторитетный из крупных чемпионатов – добрался до России только сейчас. Идею RoboCup впервые предложил в своей статье японский профессор Хироаки Китано в 1993 году: Он считал, что это станет инструментом для технического прогресса, научит студентов решать любые поставленные задачи.

Для решения задач в рамках соревнований робототехники используют те же самые системы связи, технического зрения, кодирования и прочие технологии, что и во "взрослом" проектировании. А значит, несмотря на "игрушечность" роботов в RoboCup, каждое использованное для них технологическое решение может пригодиться авторам на практике.

"Фактически человек, занимающийся созданием робота для соревнований, создает себе резюме для дальнейшей работы по специальности", – отмечает Шандаров.

При этом результаты подготовки к соревнованиям находятся в открытом доступе, что дает участникам еще одну возможность повысить свой уровень.

Про соревнования

В Томске соревнования RoboCup будут представлять собой национальный отборочный тур, победители которого смогут участвовать в международном финале кубка.

В целом соревнования RoboCup делятся на две возрастные группы: для взрослых и юниоров. В мире существуют лишь порядка 250 взрослых команд, юниорских – несколько тысяч. Обычно команда формируется по инициативе конкретного профессора или руководителя, когда университет проводит научные исследования или конструкторские разработки.

В RoboCup несколько лиг, по "виду спорта": например, в Томске команды будут соревноваться в юниорских лигах Junior Soccer (футбол роботов), Junior Rescue (соревнования роботов-спасателей), Junior Dance (театрализованные представления, шоу с роботами).

Взрослых соревнований в России пока не предвидится хотя бы потому, что в нашей стране сейчас существуют всего две команды, занимающиеся RoboCup на таком уровне. Аккредитацию на мировой финал в этом году прошла только одна – Photon ТУСУРа, которая выступает в футбольной лиге гуманоидных роботов ростом до 90 сантиметров.

"Если в юниорской лиге необходимо только участие в национальном чемпионате и победа, то во взрослых команда должна иметь опыт участия в национальных и международных мероприятиях RoboCup, предоставить видео о своей работе, подробно описать подготовку своих роботов к соревнованиям и представить статью, в которой описано, какие научные задачи решались при создании команды", – поясняет Шандаров.

Как готовятся к соревнованиям

Занятия по робототехнике уже несколько лет проводятся в школах по всей стране, в том числе и в Томске. Почти во всех школах города есть необходимое оборудование. К тому же появляется все больше частных компаний, готовых обучать детей робототехнике.

В Томской области за последние годы сложилась целая система различных соревнований по робототехнике. Ей занимаются даже в некоторых детских садах региона.

Шандаров поясняет, что даже работа с уже готовым роботом требует знаний в разных областях науки – в физике, математике, программировании, электронике. Это необходимо, потому что только человек, знающий различные аспекты устройства конкретного аппарата, может написать для него качественную программу, то есть хорошо "обучить" его.

Конструкцию робота можно условно поделить на три части: механическую, электронную и программную. Механическую часть робототехник может выбрать. Например, вырезать из дерева самостоятельно, собрать из специального конструктора LEGO или купить готовое "тело".  Электронная часть – это датчики, микросхемы и сенсоры. Программная часть – это "разум" робота и его "образование".

Например, один из студентов, занимающихся в лаборатории робототехники и искусственного интеллекта ТУСУРа, в настоящее время работает над простым и дешевым учебным конструктором, где тело робота можно будет конструировать из фанерных деталей, электронная составляющая будет предельно простой – батарейки, процессор, набор проводов, датчиков и еще несколько элементов, а программу школьники должны будут написать сами.

"Такой робот был бы интересен в школах, где дети уже сделали все, что можно сделать со стандартными наборами – например, с LEGO. Из-за того, что ребенку придется не соединять готовые блоки, а собирать с нуля, он будет вынужден немного выучить и электротехнику, и физику, и много другое", – уточяет Шандаров.

Он отмечает, что в настоящее время внимание уделяют не только разработке новых учебных конструкторов, но и подготовке учителей, которые на соревнованиях играют роль тренеров команд.

Их обучают и работе по новым программам, и готовят к соревнованиям, объясняя тонкости состязания и нюансы правил. Например, перед RoboCup специалисты ТУСУРа проводили семинары в течение нескольких месяцев для всех желающих педагогов.

После этого тренеры вместе с подопечными должны спроектировать (если этого требуют условия соревнований), запрограммировать и испытать робота. Однако необходимо учитывать, что условия тренировочных полигонов могут значительно отличаться от тех, что будут на соревнованиях.

"Такое регулярно случается. В лаборатории поле для футбола роботов – с невысоким зеленым ворсом, огорожено специальной тканью, чтобы светлый пол и блики на нем не отвлекали "футболистов" от игры, так как датчики реагируют на цвета. На соревнованиях высота ворса может быть больше, специальной ткани не будет вовсе, а у поля будет стоять группа детей в белых футболочках", – привел в пример Шандаров.

Он отметил, что из-за таких неожиданностей роботы, которых собирают в лаборатории, и роботы, которые участвуют в соревнованиях, могут очень сильно отличаться.

"И в момент, когда приходится все переделывать практически на коленке, главное – не то, как участник написал программу или собрал робота дома. Главное – чему он научился при подготовке, потому что только знания помогут ему решить задачу заново. Поэтому каждые соревнования для ребят – это гигантский прорыв в учебе", – добавляет Шандаров.