Всё об искусственном интеллекте за 60 минут

Конечные автоматы – это типичный вариант архитектуры «мозга» роботов. Они работают, определяя последовательность состояний, в которых может находиться робот. Например, у очень простого робота может быть три состояния: случайное движение, движение вперед и поворот. Он может переходить из одного состояния в другое, получая определенные сигналы. Поэтому каждый раз, когда робот определяет цель, он переключается в состояние движения вперед (или поддерживает его). Если же робот обнаруживает впереди препятствие, он переключается в состояние поворота (или поддерживает его). Если ничего не происходит, он переключается в состояние случайного движения (или поддерживает его, см. схему). Это задает простую архитектуру, в которой робот случайным образом движется, избегая препятствий, пока не найдет цель. Если добавить дополнительные конечные автоматы, подключенные к одним и тем же датчикам и исполнительным механизмам, и дать некоторым из них приоритет над другими в зависимости от сигналов с датчиков и состояний, можно получить предикативную архитектуру.

Брукс объяснял это так: «Если я пытаюсь быстро добраться куда-то, я не думаю о том, куда поставить ноги. За движение моих ног отвечает другой уровень [сознания]. Отдельные процессы идут параллельно. Это идея, основанная на поведенческом подходе». Шестиногий робот Брукса по имени Genghis использовал 57 объединенных автоматов.

Этот подход привел к легкому и быстрому запуску ИИ, который позволял роботам делать больше, чем когда-либо прежде, используя при этом меньше вычислений. Брукс продемонстрировал эффективность своего подхода с помощью многочисленных проектов (и компаний), в рамках которых впервые было разработано множество различных типов роботов, в том числе марсоход Sojourner

(«Странник»).

МАРСОХОД SOJOURNER И МИССИЯ MARS PATHFINDER

Марсоход Sojourner, в рамках миссии

Mars Pathfinder («Марсопроходец»), стал первым аппаратом, исследовавшим поверхность другой планеты. Этот робот весом 11,5 кг с 6 колесами, 3 камерами и солнечными элементами для генерации энергии на его верхней поверхности совершил посадку на Красную планету 4 июля 1997 года. Обычно им управлял оператор, надевавший 3D-гарнитуру для наблюдения за роботом с Земли. Технологии в 1990-х годах были не столь продвинутыми, поэтому компьютерный процессор марсохода работал на частоте 2 МГц (в тысячу раз медленнее, чем современные компьютеры) и имел лишь 64 Кб памяти (это менее десяти тысячных памяти современных компьютеров). У него даже не было перезаряжаемых батарей, поэтому, когда они разрядились, Sojourner мог работать только в течение дня, питаясь за счет солнечных панелей. Робот находился настолько далеко от Земли, что задержка сигнала (оператор посылал сигнал, а робот отправлял ответ) составляла 20 минут. Это означало жизненно важную необходимость в автономном контроле – на случай, если за время прохождения сигнала робот сорвался бы со скалы или врезался в камень. Предикативная архитектура позволила марсоходу самостоятельно выполнять навигацию, обнаруживать опасности и избегать их.

Послушные роботы

По большому счету предикативная архитектура была получена путем упрощения комбинации конечных автоматов до поведенческих деревьев (довольно элегантный способ представления одних и тех же понятий). Их использовали в индустрии компьютерных игр, чтобы управлять поведением «виртуальных роботов» – пришельцев, монстров и других персонажей, что бросают нам вызов. Unity и Unreal – две крупнейшие программные платформы (так называемые игровые движки), на основе которых создано две трети компьютерных игр по состоянию на 2019 год. Обе используют поведенческие деревья.