https://frosthead.com

RoboCup: Bygg et team med roboter som vil slå verdensmestere

I 1997 gikk mann og maskin hodet til hodet i en kamp om strategisk dyktighet; etter seks sjakkspill ble verdensmester Garry Kasparov beseiret av IBMs Deep Blue-superdatamaskin. Det ble hyllet som et sentralt øyeblikk innen informatikk - hvis en datamaskin kunne slå et menneske i sjakk, et spill som lenge ble holdt som høydepunktet i mental strategi, hva annet kunne datamaskiner oppnå?

Litt mer enn tre måneder etter Kasparovs nederlag, forsøkte en kader med roboteksperter å presse en annen grense innen kunstig intelligens. Konferanser i Nagoya, Japan, under den internasjonale felleskonferansen om kunstig intelligens, deltok 40 team av roboteksperter i verdens første robotkopp. Deres uttalte mål: Ved midten av det 21. århundre skal et lag fullstendig autonome humanoide robotfotballspillere vinne et fotballspill, i samsvar med FIFAs offisielle regler, mot vinneren av det nyeste verdensmesterskapet.

Manifestet, som kan virke mer som science fiction enn et praktisk mål, var ikke en helt ny idé for robotfellesskapet selv i 1997. Konseptet med et robotfotballspill hadde blitt sparket rundt robotfellesskapet i årevis - det var først nevnt av professor Alan Mackworth, University of British Columbia, i sin artikkel " On Seeing Robots", der han argumenterte for at å bygge et robotfotballag kunne bidra til å løse flere problemer med moderne robotikk (deres manglende evne til å samarbeide, eller deres manglende evne til å bestemme hvor ballen kan gå). Fra det papiret lanserte Mackworth og teamet hans på UBC Dynamo Project, verdens første forsøk på et autonomt robotfotballag. Dynamo-prosjektet gjennomførte en serie vellykkede eksperimenter fra 1992 til 1994, og blir av mange sett på som den avgjørende forløperen til Robotics Cup.

Fra den første Robotics Cup (RoboCup, for kort) i 1997, har konkurransen vokst voldsomt: på RoboCup 2013, som ble holdt i Eindhoven, konkurrerte 2.500 deltakere fra over 40 land i forskjellige robotutfordringer, fra, som tester en robotens evne til å utføre nyttige hverdagsoppgaver, til RoboCup Rescue League, en konkurranse som tester roboters evne til å lykkes i katastrofesituasjoner. Men de mest populære konkurransene er fortsatt fotball-ligaene - ved konkurransen i 2013 kunne dronning Máxima av Nederland sees i mengden, og heie på et lag fra Eindhoven University of Technology da de gikk robot-til-robot med et team fra Beijing Information Science & Technology University, i ligafinalen (Beijing-laget kom seirende ut med en 3-2 poengsum).

RoboCup har fem distinkte fotballigaer; den siste som ble med var Humanoid League hvor det kreves roboter for å stå på to ben. Det er en spesielt vanskelig liga fordi den krever balanse - en egenskap som er vanskelig for roboter. I andre ligaer, som Middle Size League, trenger ikke roboter å være menneskelignende - noe som gjør det mulig for lag å bygge roboter med ting som hjul og pneumatiske kanoner som skyter baller.

Fotball kan kalles "The Beautiful Game", men spillerne i RoboCup mangler definitivt den subtile kunstneren til fotballens menneskelige spillere. På et arrangement i Washington, DC, beskrev professor i University of Pennsylvania, professor Daniel Lee - som også fungerer som direktør for universitetets GRASP-laboratorium (General Robotics Automation, Sensing, Perception) - spillerne som nærmere "femåringer" enn Ronaldos. I et ligakamp med liten størrelse spiller roboter med en oransje golfball. Humanoider i Kid League (kalt at for robotens størrelse, ikke alder for deres programmerere) bruker en tennisball. Andre ligaer bruker fotballkuler, selv om noen av en mindre størrelse enn andre.

Feltene er rektangel og grønne, som en vanlig fotballbane, men mye mindre, med opptil fem roboter tillatt på et lag. For Humanoid-ligaer går tallet ned til to. Spill er også mye kortere enn en regulering (menneskelig) fotballkamp, ​​som består av to ti-minutters halvdeler (og en pause på fem minutter). Som alle andre fotballspill, blir et mål scoret når en ball krysser målstreken fullstendig, men i motsetning til de fleste fotballspill (eller i det minste det veldommerte fotballspillet), blir ikke offsides-regelen håndhevet. Som vanlig fotball tildeles frispark når roboter begår noen synd, fra å spille på en farlig måte til å hindre en keepers evne. I situasjoner der en robot oppfører seg spesielt dårlig, kan menneskelige dommerne (som gir den eneste ikke-robotinngangen som er tillatt under et spill) utøve gule eller røde kort.

Mens robotspillene kanskje mangler den akrobatiske skjønnheten i verdens fineste fotball, har forbedringer i teknologien gjort det mulig for RoboCup-lagene å gjøre store fremskritt siden konkurransens oppstart. Prosessorer er raskere, noe som betyr at algoritmer som en gang tok minutter, nå kan kjøres av robotene på noen få sekunder - og materialer har blitt rimeligere, slik at flere lag kan konkurrere. Mens målet med RoboCup kan være å en dag skape et team som er i stand til å oppnå verdensmesterskapene, er det virkelig en fullmakt for robotforskning, og skyver robotikk fremover gjennom årlig konkurranse og idébytte.

"Det er ikke bare fotballdomenet, " sa Lee. "Det tenker virkelig på kunstig intelligens, robotikk og hva de kan gjøre i en mer generell sammenheng." Når han hører Lee snakke, er det tydelig at han tror at roboter en dag kan overgå mennesker - i det minste strategisk - i fotball, selv om maskinene ennå ikke er store nok, sterke eller raske nok til å faktisk utgjøre mye av en trussel mot verdens beste menneskelige spillere (til og med de største kommer bare til hoftehøyde, ikke akkurat som gir dem en vertikal fordel over mennesker). Men det handler om mer enn å jage etter 2050-målet: robotfotball hjelper forskere med å få en bedre forståelse av menneskelig intelligens - hvordan vi balanserer, hvordan vi ser, og hvordan vi behandler informasjon. Det hjelper også med å forbedre robotteknologien som kan ha en mer praktisk anvendelse - sensorene som oppdager hvor en ball er, kan for eksempel forbedre sensorer på selvkjørende biler. Det er områder som disse - de fysiske områdene - der Lee mener roboter fortsatt henger etter mennesker.

"Hvorfor har vi maskiner som kan slå oss i sjakk eller Jeopardy, men vi kan slå dem i fotball?" han spør. "Hva gjør det så vanskelig å legemliggjøre intelligens i den fysiske verden?"

Utover de fysiske veisperringene, er det en annen del av fotball som gir roboteksperter en pause: teamaspektet. Vi tenker på roboter som autonome vesener, ansiktsløs teknologi som fungerer - ensom - for å forbedre verden. Men robotene som spiller fotball er sammenkoblet gjennom trådløse nettverk - ideelt sett kommuniserer de med hverandre som et lag. Å lage autonome roboter som samarbeider er en vanskelig veisperring å overvinne; men det er også en av grunnene til at Mackworth opprinnelig foreslo å opprette et fotballag - for å stimulere til å lage teknologi som kan hjelpe roboter, en dag, sømløst å jobbe sammen i praktiske applikasjoner.

RoboCup 2014 finner sted 21. - 24. juli i João Pessoa, Brasil - og selv om det helt sikkert vil vise noe av det beste robotikken har å tilby, mener Lee fremdeles at verdensmesterskapene i 2014 ikke har noe å bekymre seg for, ennå . "Kanskje om 20 år kunne vi utvikle et team med roboter for å spille mot de beste VM-lagene, " sa han og forklarte at mens teknologien raskt forbedrer seg, vil robotene hans "fortsatt bli krømt av det brasilianske landslaget i fotball."

RoboCup: Bygg et team med roboter som vil slå verdensmestere