7

Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники

Пояснительная записка к проекту

«Чемпионат мира по киберфутболу 2018 года в Томске»

Ректор ТУСУР Ю.А.Шурыгин

Томск – 2013 г.

Введение

В 2018-м году Россия будет принимать Чемпионат мира по футболу, именно этот год является самым подходящим временем для проведения Чемпионата мира по киберфутболу (ЧМКФ-2018 в Томске). Большой ЧМ-2018 проходит в других городах России, но Томск – город c яркими футбольными традициями – не должен и не будет оставаться в стороне от чемпионата. Мы уверены в том, что у Томской области, российских инновационных компаний и отечественного научно-образовательного сообщества есть все возможности для того, чтобы достойно организовать это мероприятие.

Томск располагает прекрасной возможностью повысить свой престиж как мирового академического и инновационного центра, привлечь внимание федеральной власти, науки и бизнеса, повысить свою узнаваемость в мире, дополнительно развить индустрию спорта и туризма, создать и реализовать образовательную школьную роботехническую программу.

Состояние спортивной робототехники сегодня

Одним из наиболее хорошо зарекомендовавших себя методов выявления перспективных научных коллективов и инновационных решений является проведение профильных олимпиад, конкурсов и состязаний.

В настоящее время в мире уже существует большое количество соревнований между роботами. Наиболее интересным и прогрессивным на данный момент является RoboCup – международные соревнования среди роботов, которые проводятся с 1993 года. Целью является создание автономных роботов футболистов для содействия научным исследованиям в области искусственного интеллекта. Название RoboCup – сокращение от полного названия соревнования, англ. «Robot Soccer World Cup» (Чемпионат по футболу среди роботов), но в рамках соревнования существуют и другие виды состязаний, например, среди спасательных роботов, по танцам среди роботов. Официальная цель проекта, сформулированная организаторами, звучит так: к середине 21-го века команда полностью автономных человекоподобных роботов-футболистов должна выиграть футбольный матч, соблюдая правила FIFA, у победителя Чемпионата мира.

Состязания по футболу подразделяются на пять лиг:

• Simulation League – состязание компьютерных программ;

• Small Size League – состязание роботов-футболистов малых размеров (не более 18 см в диаметре);

• Middle Size League – состязание роботов-футболистов средних размеров (не более 50 см в диаметре);

• Standard Platform League (ранее Four Legged League), когда все команды состоят из одинаковых роботов. Роботы работают полностью автономно, то есть без какого-либо контроля со стороны человека или компьютера. Изначально состязания проводились между роботами AIBO, позже к ним присоединились роботы Nao;

• Humanoid League – дизайн и программное обеспечение роботов создаётся командами участниками самостоятельно (http://www.robocup.org/).

Передний край антропоморфной робототехники

На данный момент в мире существуют антропоморфные роботы, обладающие самыми различными характеристиками.

О дним из первых в истории антропоморфных роботов был японский робот Asimo (сокращение от Advanced Step in Innovative MObility), разработанный в 1986 году корпорацией Honda в Центре Фундаментальных Технических Исследований Вако. Последняя версия робота, выпущенная в 2011 году, имеет рост 130 см, массу – 48 кг и способность передвигаться со скоростью до 9 км/ч. Робот выполняет большое количество функций, но наиболее примечательной является его способность к распознаванию звуков и образов. Asimo распознает десятки голосовых команд и жестов, берет и подает предметы, умеет ходить с человеком за руку. На 2009 год в мире насчитывалось 100 экземпляров Asimo. Стоимость производства каждого из них не превышает одного миллиона долларов, а некоторых роботов можно даже взять в аренду за $166 000 в год (около $14 000 в месяц) (http://world.honda.com/ASIMO/).

Наиболее человекоподобным в смысле двигательной механики является робот Petman, созданный компанией Boston Dynamics. Затраты на разработку составили почти 27 млн. долларов. Пробная версия робота Petman впервые была представлена в октябре 2009 г. Официально Petman разработан для опытов над костюмами химической защиты для солдат. Робот умеет ходить по сложной поверхности, преодолевать препятствия, ползать, отжиматься и пр. Petman обладает вполне человеческими габаритными и скоростными характеристиками, его рост составляет 175 см., вес – 80 кг., а скорость при ходьбе – 8 км/ч, что практически соответствует физическим параметрам среднестатистического человека. Робот создан по заказу американского министерства обороны, поэтому коммерчески не используется (http://www.bostondynamics.com/robot_petman.html).

Корейский робот Hubo, разработанный в Korea Advanced Institute of Science and Technology, во многом похож на Asimo, умеет запоминать и узнавать лица, может повторять за человеком движения. Этот робот отличается хорошими навыками взаимодействия со сложными предметами, способен ездить на двухколесном скутере Segway, пробираться через завалы камней, обладает повышенной устойчивостью при передвижении. Рост робота составляет 130 см., вес – 45 кг., скорость – 1,5 км/ч.

Самым массовым антропоморфным роботом можно без всяких преувеличений назвать робота Nao, разработанного французской компанией Aldebaran Robotics. По всему миру продано более 3000 штук. Используется для обучения программированию. Средняя цена – €10000, в России – 700 000 рублей. Умеет вставать из лежачего положения. Широко используется в мировых соревнованиях по футболу среди роботов. Рост робота составляет 58 см., вес – 4,3 кг.

К омпания Toyota создала целую линейку антропоморфных роботов, призванных решать самые различные задачи – от помощи при уходе за ребёнком до игры на музыкальных инструментах. Наиболее интересной моделью является робот-скрипач – Violin Playing Robot. Движения его рук настолько точны, что робот может невыразительно, но без ошибок играть на скрипке. В данном случае важно, конечно, не то, что робот умеет музицировать, а то, что разработчикам удалось создать алгоритмы управления приводами на «суставах» робота, которые позволяют ему совершать определённую последовательность действий с крайне сложным в использовании предметом.

Единственная из многих российских разработок, дошедшая до стадии производства – робот AR-600, разработанный магнитогорской компанией «Андроидная техника». Разработка робота обошлась в 300 млн. рублей. Минимальная цена на данный момент – 16 млн. рублей, но разработчики обещают значительное снижение цены при массовом производстве. AR-600 умеет ходить со скоростью до 3 км/ч, подниматься и спускаться по лестнице, узнавать и запоминать лица, двигаться по заданному маршруту. Один из способов управления – с помощью экзоскелета, который надевает на себя оператор, а робот копирует его движения. Также AR-600 способен оперировать мелкими предметами разной формы. Рост робота составляет 140 см., вес – до 220 кг. http://npo-at.com/products/ar-600/.

Инвесторы, партнёры и возможные участники проекта могут задаться вопросом: почему именно антропоморфные роботы? Действительно, на первый взгляд идея инвестирования в антропоморфных роботов кажется несколько странной. Значительно более целесообразным видится путь разработки профильных робототехнических систем, предназначенных для строго определённого круга задач, таких как строительство, военные операции, спасательные работы, разведка и т.д. В среде разработчиков и инвесторов сформировался стереотип, связанный с тем, что антропоморфные роботы могут выполнять только социальные и развлекательные функции, а главное – они чрезвычайно дороги и сложны в разработке. Однако эта позиция является не более чем одним из подходов в робототехнике, который имеет право на существование, но и не является единственно верным. Технологии развиваются не просто с высокой скоростью, но с нарастающим ускорением, а это значит, что консервативные подходы должны быть пересмотрены. Мы убеждены, что в будущем антропоморфные роботы будут выполнять огромный спектр задач, работать с людьми бок о бок и во многом заменять их. Доказательство необходимости разработки антропоморфных роботов укладывается в несколько простых и очевидных аргументов:

1. Антропоморфный робот выглядит и функционирует подобно человеку, а это значит, что его будет значительно проще адаптировать к совместной работе с людьми. Человеку психологически проще работать с человекоподобными механизмами.

2. Мир вокруг нас создан для человека. Дома, мебель, автомобили, улицы, шахты, инструменты – всё это сделано с учётом наших физиологических параметров. Антропоморфный робот, обладающий габаритами и строением, схожим с телом человека, универсален в том смысле, что способен выполнять работу, которую выполняет человек, но в большем объёме, более качественно и в тех условиях, где человеку может угрожать опасность.

3. С каждым годом цена человеческого труда растет, а цена эксплуатации роботов падает, следовательно, труд антропоморфного робота в недалёком будущем будет экономически выгоднее труда человека.

4. Антропоморфный робот позволит сформировать совершенно новую рыночную нишу, которая в дальнейшем наполнится новыми роботизированными механизмами, программными продуктами и дизайнерскими решениями. Для того чтобы люди привыкли к роботам и осознали необходимость их внедрения, роботы должны быть интересны и понятны человеку.

5. Разработка антропоморфного робота позволит совершить прорыв не только в робототехнике, но и в смежных научных областях, в частности – вычислительной электронике, силовой электронике, прикладной механике, программировании, математике, материаловедении, вопросах искусственного интеллекта и т.д.

6. Создание антропоморфного робота – это возможность для государства, организации или компании собственными усилиями приблизить будущее и получить ни с чем не сравнимые конкурентные преимущества. Рано или поздно человечество придёт к созданию человекоподобных машин. Вопрос в том, кто и когда станет первым.