Стык природы и технологий

Разработка идет в лаборатории БГУ. До этого команда трудилась над проектами, которые объединяли несколько смарт-девайсов в одну систему, примерно как в умном доме.

— Мы думали, как докрутить мозги устройствам там, где это возможно. Допустим, чтобы электроника LG и Samsung «подружилась» в рамках одной экосистемы. Потом решили переключиться на другие проекты, игрались с машинным зрением — игрушечные автомобили ездили по треку, распознавали знаки. Наконец, пришли к идее роевой робототехники. Она появилась из старой задумки по объединению разных устройств, — рассказывает Алик.

Так появился Robatz Network. Фонд Science Around Us выделил средства на финансирование проекта, и сейчас команда по большей части занимается исследованиями поведения роя. Суть заключается в обучении роботов слаженному взаимодействию друг с другом. За основу взят принцип роя насекомых: муравьев, пчел, термитов и других.

— Это классная тема, на стыке природы и технологий. Даже у существ, которые живут как индивиды, тоже появляются паттерны роя — допустим, рыбы плавают косяками, чтобы обезопасить себя. То есть в поведении прослеживаются черты, которые абсолютно не характерны человеку. У муравьев нет командира, который говорит: «Нужно ходить вот такой дорогой». У птиц нет главаря, который объясняет, как избегать хищников. Они сами принимают решения, но в совокупности ведут себя гармонично и их система работает отлично.

Почему «Скайнет» откладывается

— Где такую идею можно реально применять?

— Первая мысль, которая приходит в голову, — военная тема. Роботы — идеальные инструменты для ведения боевых действий, и рой станет отличной системой для управления войсками. Уж не знаю, в каком формате.

— То есть «Скайнет» становится ближе.

— Знаешь, за полтора года работы уже можно собирать штампы, которые мы постоянно слышим. И «Скайнет» — один из них. Нет, ничего подобного мы не приближаем. Сейчас вот мы работаем над концепцией умного города для управления уличным освещением. Фонари, которые стоят вдоль дорог, смогут самостоятельно, без команды с сервера и присутствия специалиста, изменять яркость свечения в зависимости от времени суток.

Двадцать лет назад, условно, фонари были подключены к рубильникам. Сидел человек за пультом и включал их по мере необходимости. Затем появились датчики, которые определяли уровень освещенности и сами решали, нужно ли активировать освещение. Но все равно это фонари, которые управляются с центрального пульта: датчики посылают данные на сервер, и оттуда поступает команда «включить».

В нашем случае фонари «общаются» напрямую друг с другом. Грубо говоря, для дирижирования лампочками сервер будет не нужен. Мы к датчику освещенности добавляем микроконтроллер, который на месте решает: «Так, потемнело. Значит, освещенность с 30% поднимаю до 100%». Фонарей на улице много, и начинается «общение»: один включается на максимум, и соседнему, который стоит близко, нет необходимости тоже светить на 100% — он это понимает и сбавляет мощность. То же самое при движении транспорта: фонари включаются точно в нужный момент с учетом скорости машины. Мы получаем экономию электроэнергии и, как следствие, улучшение экологии, то есть повышение уровня комфорта жизни.

— Разве это не усложнит всю систему? 

— По описанию — да, технологически все сложно. Подход абсолютно новый, и не всякая инфраструктура позволит его использовать. Но на программном уровне у нас есть простейший код, который позволяет синхронизировать датчики между собой. 

Все как в природе: светлячки загораются определенным образом, и со временем поляна начинает синхронизироваться и моргает синхронно. Мы воспроизвели этот алгоритм. Вот еще пример. Муравьи оставляют феромонный след. Изначально они идут разными путями от муравейника до места с пищей. Но со временем феромоны испаряются, и наиболее длинные маршруты кажутся самыми «непривлекательными». А оптимальный путь будет четко различимым, потому что след феромонов тут остается сильным. Здесь легко провести аналогию с распределением потоков транспорта.

— Если не ошибаюсь, сейчас почти любой навигатор умеет прокладывать дорогу с учетом пробок и аварий.

— Не совсем. Навигаторы используют статистическую информацию и, основываясь на данных по заторам, формируют маршрут. Наша технология работает совершенно по-другому. Это связь не «машина — сервер», а «машина — машина». Твой автомобиль и мой связываются друг с другом, и у них получается примерно такой разговор: «Слушай, мы едем в одном направлении, и через пять километров мы оба поворачиваем налево. Давай объединимся в одной полосе, сформируем колонну». И так же делают сотни других машин. Это оптимизирует трафик, пробок становится меньше. Трафик — не обязательно автомобильный, а еще и человеческий, например, — идеальная аналогия с тем, как ведут себя существа в рое. Муравейник — это мегаполис. И мы можем улучшить городскую инфраструктуру, доработать дизайн среды.

Зачем мировые вузы делятся исследованиями

Обучение устройств происходит на основе моделей поведения реальных роев. Сперва разработчики берут данные по наблюдениям за, например, муравьями. Такие исследования проводят крупные научные центры вроде Принстонского, Оксфордского, Гарвардского и Массачусетского университетов. Они выкладывают результаты в открытый доступ.

Почему не продают? В научной сфере, говорит Алик, принято делиться информацией: мол, вузы понимают, что работают на развитие мира в целом, поэтому не прячут исследования друг от друга. Хотя очевидно, что касается это далеко не всех открытий и разработок.

— Конечно, мы слишком малы и не можем, как ведущие университеты, на год поселиться рядом с муравейником и смотреть, как он существует. Но это и не нужно: гораздо продуктивнее заниматься собственными исследованиями, используя в том числе и мировой опыт. Маск, например, сделал патенты Tesla открытыми — ведь все в одной лодке, и у разработчиков электрокаров общая цель.

Игровой стенд и обучающий робот

Сейчас идея проекта представлена в виде игрового стенда. На полотне во всю стену закреплены маленькие устройства с диодами. Они связаны в одну систему. При старте загорается один элемент, и если быстро в него не выстрелить из игрового автомата, начнется активация находящихся рядом устройств, и так далее по принципу домино.

На выставках все подростки, говорит Алик, толпятся у стенда Robatz Network. Но простая игра нужна только для демонстрации цепной реакции, в которой участвует тот самый алгоритм команды. Реальное же применение — ЖКХ, сельское хозяйство, транспорт и вообще любая сфера, где нужно проводить мониторинг, сбор и анализ данных.

Также команда работает над учебным роботом, который помогает детям работать в группах: чем больше детей объединяется, тем круче эффект. У робота три условные стадии, как у светлячка: яйцо, личинка и взрослая особь. Функционал открывается вместе с прогрессом навыков ребенка. Допустим, на стадии яйца роботы умеют только светиться и обмениваться сигналами друг с другом. На следующем этапе, который требует от ребенка уже более серьезных знаний в программировании, робот начинает реагировать на голосовые команды. Третий уровень — передвижение и распознавание жестов. Помимо этого Robatz Network трудится над алгоритмами, которые затем можно будет адаптировать под конкретные проекты в области транспорта, умного города и так далее.

— Показательный пример — поиск людей после природных катаклизмов. Произошло землетрясение, связи нет, много пропавших без вести. Вылетает дрон, который сканирует местность с помощью машинного зрения, по цепочке передает данные, и спасатели выдвигаются на место.

---

На данный момент Robatz Network бóльшую часть времени уделяет научной составляющей, о внедрении говорить пока рано. До практического использования роя остается еще минимум несколько лет, но в конечном счете такая концепция будет стандартом почти во всех областях. По крайней мере, на это указывают мировые тенденции, и белорусы отставать не собираются.

Читайте также:

• Развозчик пиццы стал тестировщиком в «чуть за тридцать» и не зная английского
• «Мужчинам в бизнесе не хватает женских качеств». Директор IT-компании об «эйчарах», возрасте и терпении

Наш канал в Telegram. Присоединяйтесь!

Быстрая связь с редакцией: читайте паблик-чат Onliner и пишите нам в Viber!

Читайте нас в Дзене

Перепечатка текста и фотографий Onliner без разрешения редакции запрещена. nak@onliner.by