Новая технология автоматического программирования делает "рой" роботов более гибким, надежным и безопасным - «Наука и технологии»

Исследователи из компании Sheffield Robotics, дочернего предприятия Шеффилдского университета, разработала новую технологию автоматического программирования "роя" роботов, насчитывающего большое количество его членов. Испытания нового метода были произведены на "рое" из 600 миниатюрных роботов типа KiloBots, которые обрели способность выполнения нескольких независимых задач в параллельном режиме. Подход с автоматическим программированием позволяет устранить ошибки, возникающие в результате влияния человеческого фактора, и такой подход может оказаться очень полезным там, где требуется очень высокий уровень безопасности и отсутствие ошибок в программном обеспечении, к примеру, в автомобилях-роботах.

"Групповая робототехника" - это часть робототехники, которая нацелена на разработку технологий управления многочисленными группами роботов, которые, взаимодействуя в рамках определенного плана, выполняют совместными усилиями сложные задачи. У ученых из Шеффилдского университета был ряд наработок в этой области и в области автоматического программирования, которые использовались ранее только на уровне отдельных экспериментов и математического моделирования. А теперь все эти наработки были использованы и на практике для управления 600-ми роботами из имеющегося в распоряжении ученых роя из 900 роботов, который является одним их самых многочисленных в мире на сегодняшний день.

В предыдущих попытках создания технологий автоматического программирования использовался метод проб и ошибок. Несмотря на то, что и такой метод достаточно часто давал положительные результаты, в некоторых случаях роботы вели себя совершенно непредсказуемо и хаотично. А полученный в результате такого подхода код программы был сложным, запутанным и тяжелым в восприятии обычными людьми, что делало невозможным его дальнейшее сопровождение, модификацию и использование в реальных условиях.

Разрабатывая новый метод, исследователи использовали теорию диспетчерского управления (supervisory control), которая позволяет устранить человеческий фактор и избежать возникновения связанных с этим ошибок. Для описания задач используется специализированная программа, позволяющая в доступном и простом для понимания графическом виде представить задачу, которую требуется выполнить роботам. А еще одна программа превращает все это в код программы управления роботами.

Однако, все это не является простым интерпретатором графических элементов в программный код. В своей работе система использует лингвистические формы на базе латинского алфавита, роботы, в отличие от этого, используют свой, более специализированный алфавит, при помощи которого можно описать все, начиная от того, что должны воспринимать роботы своими датчиками и какие действия они должны выполнять в том или ином случае. А законы теории диспетчерского управления позволяют роботам выбирать только те действия, которые приводят к реальному выполнению действий, соответствующих "словам" их программы.

Эксперименты, проведенные с роем роботов, показали, что каждый из 600 роботов принимал свои собственные независимые решения для выполнения определенных действий. При этом, некоторое количество роботов самостоятельно объединялось в логические группы тогда, когда возможностей отдельно взятых роботов было недостаточно для выполнения текущей задачи.

"Наши исследования направлены на решение весьма интересного вопроса, могут ли люди создать автоматизированные технологии, которым можно будет доверять полностью? Являются ли машины более качественными и надежными программистами самих себя, нежели люди?" - рассказывает доктор Родерик Гросс (Dr Roderich Gross), - "И, похоже, нам удалось найти ответы на перечисленные вопросы. Люди, управляя поведением роботов, могут определять рамки, в которых действуют машины, а устранение человеческого фактора делает создаваемые машинами программы полностью свободными от ошибок любого вида".

Следует отметить, что человеческие ошибки в процессе программирования обходятся достаточно недешево. Разработчики программного обеспечения тратят около 50 процентов времени на отладку программ, а эта работа, в свою очередь, оценивается в 312 миллиардов долларов ежегодно, если брать в расчет глобальный процесс создания программного обеспечения.

Работа ученых из Шеффилдского университета является достаточно длинным шагом на пути дальнейшего развития групповой робототехники. А следующим шагом будет поиск путей, которые позволят группам роботов взаимодействовать с людьми при выполнении различных работ. Для этого потребуется обеспечение двухсторонних коммуникаций, реализация процесса взаимного обучения и множество других неизвестных пока компонентов.