Роботы-2007

События последних лет развиваются весьма стремительно. На Всемирной выставке вооружений DESi (11-14 сентября, 2007, Лондон) Министерство Обороны Великобритании заявило, что уже в следующем году они проведут военные учения, участвовать в которых будут только роботы. К DESi мы, конечно же, в этом материале вернемся, но для начала у нас есть несколько других интересных тем. Обо всем по порядку…

Бум в развитии военных роботов

Когда в 2003 году мы писали о программе роботизации американской армии Future Combat Systems, там фигурировал 2015 год, как один из этапов ее реализации. Конечно, тогда многим казалось фантастичным, что в бой пойдут роботанки, солдат заменят легкие гусеничные и колесные машины, а вся эта армада будет управляться одним или несколькими операторами, которые сидят за компьютерным дисплеем и работают в стиле игры в Starcraft. Но несмотря на весь скепсис множества аналитиков, события стали развиваться гораздо быстрее, и, например, если Министерство Великобритании реализует свои планы в следующем году, то это можно будет считать определенным промежуточным итогом программы. У столь бурного развития военной робототехники есть множество причин, основные из которых:

• Как ни печально, но… войны, терроризм и т.п., имеющие место на сегодняшний день. Соответственно, есть войны – есть и заказы, причем долгое время спрос намного превышал предложение. И если год назад мы могли писать о глобальных космических программах, роботах, которые осваивают и исследуют новые планеты, то сейчас основное внимание всех сосредоточено только на военных технологиях: «надо вооружаться — добро должно быть с кулаками», примерно так.
• Отказ производителей роботов от излишнего усложнения. Например, многие хотели внедрить искусственный интеллект в военные машины, чтобы они вели себя на поле боя (или в рамках других операций) автономно, то есть самостоятельно принимали множество решений. Это дорого и трудоемко. Чтобы удешевить процесс, целесообразно предусмотреть «разум» на уровне командного центра управления, а самих роботов сделать простыми марионетками.
• Пересечение технологий. На самом деле, та элементная база, которая разрабатывалась для тех же современных солдат, космических технологий и т.п., пришлись впору и «роботоделам». Самый простой пример — картриджи питания, которые изначально создавались для солдат, вернее, для килограммов электроники на них одеваемой, хорошо подходят и для небольших беспилотных роботов. Большие же беспилотные машины основываются на реальных военных механизмах, работают на том же бензине или дизеле. О материалах говорить даже не будем, потому как кевлар и т.п. используются практически везде…
• Технологическое взаимодействие в области военной робототехники разработчиков из разных стран и континентов.
• Растущие требования в области автоматизации охранных технологий для сложных и больших объектов.

Ведь на самом деле, когда все программы по всевозможным «роботизациям» только имели вид проектов-предположений, никто даже и не предполагал, как это быстро может реализоваться. Причем…

Одна из телепрограмм по Discovery…

Вообще, по русскоязычному Discovery иногда проходят очень интересные программы, а в начале августа этого года была показана передача «Future Weapons» («Оружие будущего»). Создана она в 2007 году, и во многом демонстрирует текущее состояние дел с вышеупомянутой Future Combat Systems. Естественно, некоторые технологии не рассматривались в деталях, все преподносилось в стиле «американская армия самая современная, какой же мы можем ее увидеть в будущем?», но можно отметить и интересные моменты. Например, Crusher. На его разработку ушло около двух с половиной лет, причем стартовала она в 2001 году. Данная машина может управляться дистанционно и самостоятельно перемещаться из пункта А в пункт Б. Для нашего опытного читателя в этом нет ничего нового, поскольку о DARPA Grand Challenge широко известно. Естественно, главная сфера применения Crusher в его автономноуправляемой части — беспилотная доставка грузов по природному ландшафту на определенное расстояние. С точки зрения схематики, разработчики пошли по самому простому (хотя и дорогому в реализации) пути. Спереди машины установлено четыре лазерных сканера, и еще по одному - с каждого бока (всего шесть. Соответственно, робот вполне может передвигаться «наощупь». Видеокамеры выполняют функцию не только передачи картинки для дистанционного управления человеком, но и для создания полноценной трехмерной карты (данные с камер совмещаются с информацией от лазерных сканеров). Специалистами было отмечено, что в сложных ситуациях машина ведет себя как и человек(!), то есть останавливается, как бы задумавшись (в это время идут расчеты наиболее оптимального варианта), а потом двигается по выбранной дороге. Естественно, такого рода задачи очень сложны в исполнении, поскольку сам блок принятия решений должен предусматривать достаточно большую глубину расчетов. В общем, здесь больше подойдет сравнение с хорошей шахматной программой. Еще стоит отметить очень сильную, хорошо продуманную ходовую часть машины, благодаря которой разработчикам удалось найти некий баланс между простотой ПО и «крутостью» железа. Например, если вы начнете писать программное обеспечение для миниатюрного робота, то каждый камень на дороге — это уже проблема, а ведь в том же Crusher данное препятствие можно вообще не учитывать. В общем, машина получилась великолепная. Причем обратите внимание на старт разработки (2001) и время, за которое она была завершена на практическом уровне (два с половиной года). Получается, что данное решение было реализовано до гонок DARPA Grand Challenge. Если нет никакой путаницы с датами, то очевидно, что еще до самих состязаний (причем первые прошли неудачно) такая машина у американских военных уже была. Также в телепрограмме были продемонстрированы такие новинки, как тактические автономные наземные сенсоры (Tactical UGS). Вещь достаточно удобная, учитывая тот факт, что она может сама закапываться (вернее, вонзаться в землю), и для ее установки нет необходимости в проведении локальной наземной операции — все делается с воздуха. Что касается «начинки», то тут все просто: акустический, сейсмический и магнитный датчики. Все это позволяет не только обнаружить потенциальную цель, но и классифицировать ее. В этом случае возможно интересное взаимодействие с самоходными артиллерийскими установками, которые могут находиться за несколько километров от самой цели. Также разработаны системы, которые могут самостоятельно обнаруживать и атаковать цели.

JAUS и CIP

Для начала вспомним о ежегодных американских студенческих соревнованиях Intelligent Ground Vehicle Competition (IGVC). В этом году они проходили с 8 по 11 июня. И несмотря на то, что к участию допускаются лишь студенты-технари, а призовой фонд очень небольшой, все происходит под эгидой Министерства Обороны США, а основными организаторами выступают Tank Automotive Research, Development and Engineering Center (TARDEC) и Оклендский Университет (Мичиган). Чем занимается TARDEC ясно из названия, переводить не будем. О самих IGVC прошлых лет мы уже несколько раз писали на 3DNews. Но для тех, кто не в курсе, позволим себе кратко рассказать о событиях, происходящих в рамках этих состязаний. Из практических в этом году было два этапа:

• Autonomous Challenge. Робот должен самостоятельно (без какого-либо участия человека) проехать по трассе, очерченной линиями, объезжая всевозможные препятствия. В соревнованиях прошлых лет этот вариант состязаний также присутствовал, но в упрощенном варианте — линии были белыми, а бочки и перегородки (препятствия) полосатыми, причем один из цветов также был белым. В этом году все изменилось — линии и препятствия разноцветные, препятствия могут образовывать тупики. То есть если раньше было можно пользоваться обычными видеокамерами и анализировать изображения, то сейчас лучше всего использовать лазерные сканеры, что и присутствовало практически у всех машин.


• Navigation Challenge. Дается определенный участок местности, на котором имеется множество искусственных и естественных препятствий. Роботам было необходимо достигнуть определенных точек-целей, обозначенных на карте, обогнув все препятствия, и прийти к финишу. На выполнение задания отводилось не больше пяти минут. Естественно, арсенал машин участников включал GPS.

Но… среди практических соревнований в 2007 году появилось и еще одно, факультативное. Общество Society of Automotive Engineers (SAE), являющееся официальным спонсором мероприятия, является ничем иным как разработчиком архитектуры JAUS (Joint Architecture for Unmanned Systems). Что такое JAUS по сути? Это единый протокол управления беспилотной робототехникой. То есть благодаря ему робо-танками, робо-самолетами, робо-солдатами, робо-разведчиками можно управлять, используя единую командную систему. Чтобы вы лучше понимали, о чем речь, скажем, что, например, на IGVC командам ничего не нужно было особенно разрабатывать/изобретать самостоятельно, им просто выдавался пакет JAVA based JAUS Compliance Tool Suite (JCTS), они его интегрировали в машины и все… а потом:

• Робот в автономном режиме в рамках Autonomous Challenge должен был начать движение, остановиться, поднять сигнал тревоги.
• Робот должен был получить сообщение о нахождении определенной точки-цели в Navigation Challenge.

Все сообщения передавались с командного центра (operator control unit (OCU)) по радиосвязи 802.11g. В интервью прошлого года с CEO Macroswiss SA Cino Robin Castelli, которое вы полностью можете прочесть в материале «Евро-роботы. Часть 3», ваш покорный слуга спросил у него про QinetiQ CIP, упоминание о котором проходило в ряде документаций к устройствам и других технических документах. Вот что он тогда ответил: «Протокол QinetiQ CIP (Common Interface Protocol) позволяет отдельным независимым устройствам и подсистемам работать совместно, а управление ими производится с помощью схожих систем управления и команд из одной архитектуры. Можно сказать, что многие роботы имеют один язык управления. К тому же, с использованием CIP один робот может управляться консолью, запрограммированной для другого. CIP является частью проекта JAUS (Joint Architecture for Unmanned Systems), который используется в армии США». Таким образом, европейские производители и не скрывают совместных действий с американскими структурами на различных уровнях, а сама глобальная система управления военными роботами уже изначально предусматривалась как наилучший вариант решения самой структуры взаимодействий. Но… стоит и одна проблема, причем существенная, на которую агентство DARPA (The Defense Advanced Research Projects Agency, подразделение DoD, т.е. Министерства Обороны США) решило потратить несколько миллионов.