Robotokat rengeteg területen alkalmaznak, de még mindig az ipari gépek jelentik a hasznosítások többségét. Az egészségügyi alkalmazások szintén gyakoriak, a háztartásokban viszont célgépek, például porszívók kivételével nehezebben terjednek, mint számítottak rá, és a szórakoztatóiparban sem futottak még be nagy karriert.
Létezik azonban egy különleges alkalmazási terület – robotika és sport, szórakozás és masszív tudomány kombinációja, amelyben változatos helyzeteket gyakorolhatnak be, a gépeket más szektorokban történő helytállásra „képezhetik ki.”
ARTEMIS, de most nem az ógörög istennő
ARTEMIS-t, a Los Angelesi Kaliforniai Egyetem (UCLA) 142 centis, 38 kilós robotját csúcstechnológiákkal fejlesztették gépészmérnökök, neve sem véletlenül a Fejlett robottechnológia a fokozott mobilitásért és a jobb stabilitásért rövidítése. Stabilitáson egyensúlyozó készségét értik, hogy rúgások és ütések, rádobált tárgyak ellenére talpon marad, fokozott mobilitása pedig azt jelenti, hogy futni is tud.
Szüksége van rá, mert nem akármilyen robot, hanem focista, így a labdába is törvényszerűen bele kell rúgnia, és természetesen nem csak bikáznia egy jó kiadósat. Ha egy robot focizni sem tud, akkor hogyan használjuk fontosabb célokra, például emberi életek megmentésére? – tette fel a kérdést a fejlesztést vezető Dennis Hong, az UCLA Robotika és Mechanizmusok Laboratóriumának igazgatója, majd hozzáfűzte, hogy az ARTEMIS-hez használt technológiákkal más alkalmazásokra, például tűzoltásra vagy katasztrófa utáni romeltakarításra fejlesztett robotoknál is számítanak.
A gép legnagyobb újítása energiából mozgást generáló, egyedire kialakított, biológiai izmokhoz hasonlóan működő aktuátorai. Rugalmasak és nyomással, s nem a legtöbb robotra jellemző merev, pozíciószabályozó és egészen más aktuátorokkal irányítottak ezek az „izmok.” Hidraulika helyetti elektromos meghajtásuk szintén egyedivé teszi őket. A rendszer így „nyugodtabb”, de hatékonyan működik, és tisztább is, mert a hidraulikus megoldásokról köztudott, hogy gyakran szivárognak belőlük folyadékok.
RoboCup
ARTEMIS és fejlesztői ugyan nem lesznek ott a következő labdarúgó világbajnokságon 2026-ban, a Bordeaux-ban, júliusban megrendezésre kerülő robotikai megfelelőjén, a RoboCupon viszont igen. Egy ilyen világbajnokság nemcsak fociból áll, hanem más alkalmazási területek, például a mentés vagy háztartási tevékenységek jeles képviselői szintén megmérettetnek. Egyes szám, világbajnokság helyett célszerűbb a többes számú világbajnokságok használata, mert évente több nemzetközi versenyt zavarnak le, bár kétségtelenül a RoboCup a legnevesebb (a fizikai megmérettetésen kívül majdnem mindenhol rendeznek szimulációs versenyeket is).
1997-ben a japán Nagoya adott otthont az elsőnek, a mostani lesz a huszonhatodik, 2020-ban nem került megrendezésre, 2021-ben pedig virtuális környezetben bonyolították le. A 2019-es Sydney RoboCupon 43 ország 317 csapata szerepelt, a részvevők száma 2129 volt. Az eddigi csúcs, a 2017-es nagoyai megmérettetés – a huszadik évfordulót ünnepelték a helyszínnel – számai: 50, 500, 3500. Eindhoventől Montrealig, Szingapúrtól Brazíliáig, Atlantától Melbourne-ig, sok nagyváros adott már otthont a méltán világhírű rendezvénynek.
Cselezőgép
A kétlábú ARTEMIS-szel ellentétben, DribbleBot – CselBot – építői reménye szerint négy lábának ügyességével kergeti kétségbeesésbe ellenfeleit. Ugyan még nem Lionel Messi, viszont mindenképpen figyelemreméltó rendszer. A Massachusetts Institute of Technology (MIT) Számítástudomány és Mesterséges Intelligencia Laboratóriumának fejlesztése ugyanolyan feltételek mellett bűvöli a labdát, mint a húsvér focisták. Fedélzeti érzékelő és számítási megoldások kombinációjával fű, járda, homok, kavics, hó és sár nem akadály, sőt, a környezetnek a játékszerre gyakorolt hatásaihoz is alkalmazkodik. Ha meg elesik, feláll, és mint minden harcos futballista, visszaszerzi a pöttyöst.
Robotok focira programozásával évtizedek óta foglalkoznak szakemberek, ez a diszciplína egyik legnépszerűbb és leglátványosabb (bár gyakran inkább mulatságos) alkalmazási területe. Négylábú robotfocistákat már 1992-ben is fejlesztettek, egy évvel később pedig elindult a RoboCup-előd, Robot J-Liga. A cselezést viszont sokáig hanyagolták vagy leegyszerűsítették, eleve sík és talajt feltételeztek, a mozgást statikusabbra tervezték, hogy a robotnak ne nagyon kelljen egyszerre futnia, és manipulálnia a labdát. Túl bonyolult feladat lett volna.
Az MIT kutatói viszont meg akarták valósítani, hogy masinájuk minden olyan terepen játsszon, automatikusan, de nem nevetségesen mozgassa a végtagjait, ahol az ember is szokott. A közelmúlt külső térben sikeres fejlesztéseit igyekeztek a mozgás és a manipuláció kombinációira, összetett feladatokra, így a cselezésre is alkalmazni.
Szimuláció és valóság
A természetes világ digitális ikertestvérében, szimulált közegben kezdték – robottal, lasztival, pályával. A felhasználó feltöltheti a robotot és más eszközöket, beállíthatja a fizikai paramétereket, aztán indulhat a gyakorlás. A kutatók párhuzamosan szimulálták valósidőben a gép négyezer változatát, ami azért volt praktikus mert az adatgyűjtés négyezerszer gyorsabban ment, mintha csak egy robotot alkalmaztak volna. Irdatlan mennyiségű anyagot szedtek így össze.
CselBot megerősítéses tanulással kezdte. Először fogalma sem volt a labda helyéről, és csak lassan pallérozódott, sajátította el, hogy mihez mennyi erőt kell kifejtenie, milyen erőkifejtés-sorozatokat abszolválnia. Kicsit belejött, és máris jött a valósidőben néhány, a szimulátorban többszáz napnyi gyakorlás, hogy megfelelő ügyességgel és tempóban manipulálja a labdát.
A rendszerbe helyreállítás-vezérlőt is integráltak, ez teszi lehetővé az esés utáni visszaállást cselezés-módra, hogy kergesse a labdát, és eredményesen kezeljen zavarokat, terepeket. Hardverszinten, környezetét szenzorokkal észleli, a labdát pedig aktuátorok mozgatják. A szenzorok és az aktuátorok közötti számítógép, az „agy” alakítja az érzékelési adatokat cselekvéssorokká. A teljes vezérlő robotba építése nagyon komoly – úttörőknek való – kihívást jelentett, de megoldották.
A robotnak akadnak még hiányosságai, például lejtőn és lépcsőn képtelen focizni, igaz, humán labdarúgók sem szoktak. A talaj geometriáját sem érzékeli igazán, de a fejlesztők dolgoznak a megoldáson, és bizakodnak, hogy CselBot mozgás-tárgymanipuláció kombinációját más alkalmazásokban is hasznosítják majd. Arról nincs hír, hogy a bordeaux-i RoboCupon részt vesz, de ha mégis, biztos nem hozna szégyent az MIT-ra.
Miért nehéz a gépeknek jól focizniuk?
A foci infokom szempontból azért érdekes és komplex tevékenység, mert különféle mesterségesintelligencia- és más technikákat kell egyetlen rendszerbe integrálni: az összetett architektúrával rendelkező fizikai ágensnek érzékelnie kell környezetét, amiről szenzorai segítségével modellt készít, majd az adatokat következtetésre, és a helyesnek vélt cselekvés kivitelezésére használja fel. Közben folyamatosan és rengeteget tanul, azaz a tényleges – világraszóló eseményekhez – a klasszikus MI szimbolikus és a kortárs MI ideghálós megközelítését, két eddig teljesen ellentétes, kutatói berkekben éles vitákat kiváltó koncepciót kellene közös nevezőre hozni, amelyre, ha nem is a robotfociban, de vannak már ilyen törekvések, mert a fiatalabb tudósokat kevésbé izgatja, hogy miért „mentek ölre” eleik.
A csapatban játszó robot társait, ellenfeleit, a labdát és a fontos pontokat, például a kaput lokalizálja. Az előzetesen ismert, strukturált környezetet, a pályát a játékosok térbeli pozícióinak folyamatos változása teszi bonyolulttá. Az idő kritikus tényező: a változások gyorsak, a robotnak is gyorsan kell döntést hoznia. A foci nem egyéni tevékenység, az ágensek csapatként funkcionálnak, együttesen próbálják maximalizálni a sikert. Kommunikálnak és kooperálnak egymással, és egyre inkább rendelkeznek beépített tanulóalgoritmusokkal is: meccs előtt vagy közben például megtanulják, hogy a megváltozott feltételek következtében hogyan kalibrálják érzékelőiket, az óhajtott sebességet elérendő, miként módosítsanak mozgómechanizmusukon. A tanulási folyamat eredményeként taktikájukon is tudnak változtatni, az ellenfél stratégiájához igazítják.
Robotfoci 2050
A technológia gyors fejlődése miatt a RoboCup és más versenyek szervezői, az innovációt ösztönözve, rendre változtatnak a szabályokon. Nehezebb, élethűbb feladatok, több játékosból álló csapatok, vadabb környezetek mind arra késztetik a fejlesztőket, hogy minél intelligensebb, autonómabb és valóban jól működő gépekkel álljanak elő. A ligák átalakulnak, a játékosok kompetitívebbek lesznek; kutatók nagy álma, hogy a legjobb robotfoci csapat 2050-ben legyőzze a humán világbajnokot.
Merész és lényegében az általános mesterséges intelligencia, az AGI (artificial general intelligence) megvalósulását igénylő álom. A robotfoci-csapat emberek feletti diadalához ugyanis egyelőre csak a Homo sapiensre jellemző tulajdonságokkal kellene rendelkezniük: mivel csapatban – ha tetszik, rajként – funkcionálnak, közösségi érzékkel, empátiával, a taktikus játékhoz kreativitással, és természetesen fizikai ügyességgel.
Jelenleg mindegyiktől távol állunk, de ha 2050-re az álmok valóra válnak, akkor tényleg egészen más lesz a világ.
