Shakey the Robot, первый в мире мобильный интеллектуальный робот, разработанный в SRI International в период с 1966 по 1972 год, стал первым роботом, удостоенным престижной награды IEEE Milestone в области электротехники и вычислений. Программа IEEE Milestone отмечает важные изобретения, места или события, связанные с электротехникой и вычислительной техникой, которые принесли пользу человечеству и которым исполнилось не менее 25 лет.
«Shakey был новаторским в своей способности воспринимать, рассуждать и действовать в своем окружении», - сказал Билл Марк, доктор философии, президент отдела информационных и компьютерных наук SRI. «Мы очень рады, что Shakey получил это престижное признание от IEEE, поскольку это свидетельствует о его глубоком влиянии на современную робототехнику и методы искусственного интеллекта даже по сей день».
Оригинальный робот Shakey выставлен в Музее истории компьютеров, где он является центральным элементом части, посвященной искусственному интеллекту, на его выставке «Революция: первые 2000 лет вычислений». В 1970 году журнал Life назвал Шеки «первым электронным человеком», а National Geographic также опубликовал изображение Шеки в статье о нынешнем использовании и будущих возможностях компьютеров. В 2004 году Шеки также был занесен в Зал славы роботов Карнеги-Меллона.
Https://www.youtube.com/watch?v=7bsEN8mwUB8
Проект Shakey был инициирован Чарльзом А. Розеном, который представлял его не просто как «мобильный автомат», но как экспериментальную платформу для интеграции всех подполей искусственного интеллекта, как тогда понималось. Логические рассуждения, создание автономных планов, надежное выполнение планов в реальном мире, машинное обучение, компьютерное зрение, навигация и общение на обычном английском были впервые интегрированы в физическую систему. Нильс Дж. Нильссон, Бертрам Рафаэль и Питер Э. Харт руководили проектом вслед за Розеном.
В более конкретных технических терминах Shakey имеет историческое значение по трем различным причинам: (1) его управляющее программное обеспечение было структурировано - впервые для роботов - в многоуровневой архитектуре, которая стала моделью для последующих роботов; (2) Его методы компьютерного зрения, планирования и навигации использовались не только во многих последующих роботах, но и в самых разных потребительских и промышленных приложениях; и (3) Shakey послужил доказательством существования, которое побудило более поздних разработчиков разрабатывать более совершенных роботов.
Значение этих вкладов отражено в незапрошенной цитате Джеймса Каффнера (http://research.google.com/pubs/author39726.html), который с 2016 года семь лет возглавлял исследования робототехники в Google. В частном общении он написал: Поистине удивительно, как и с точки зрения архитектуры, и с точки зрения алгоритмов проект Shakey опередил свое время и стал моделью для будущих робототехнических систем на полвека.
1.1 Многоуровневое программное обеспечение для управления роботами
Управляющее программное обеспечение Shakey было структурировано как многоуровневая иерархия с физическими действиями на нижних уровнях, автономным планированием на среднем уровне и выполнением плана (с восстановлением ошибок) на верхнем уровне [Ref. 1: SRI-AIC Tech Note 323]. Этот дизайн был принят многими последующими роботами. Ярким примером является STANLEY, беспилотный автомобиль, который выиграл DARPA Grand Challenge в 2005 году за проезд по пустыне Мохаве. Себастьян Трун, руководитель проекта, написал (в личном общении): «… в основе у нас были слои, такие же, как у Шейки. На рисунке 5 в этом документе представлена архитектура программного обеспечения высокого уровня, которая должна показаться вам знакомой ». Ref. 2: Thrun] Проверка рисунка 5 подтвердит многоуровневую структуру программного обеспечения, лежащую в основе раздела «Планирование и контроль».
1.2 Алгоритмы Шейки
Из множества вычислительных методов, разработанных в ходе проекта Shakey, три, в частности, оказали долгосрочное влияние как на технологии, так и на повседневную жизнь всех нас.
1.2.1 Преобразование «Хафа» для обнаружения линий на изображениях
В 1962 году Пол Хаф запатентовал метод обнаружения коллинеарных точек на изображениях путем преобразования точек изображения в прямые линии в пространстве преобразования. Его метод не получил широкого распространения, потому что его пространство преобразований бесконечно и, следовательно, вычислительно невыполнимо. В 1972 году Питер Э. Харт и Ричард О. Дуда представили новую синусоидальную версию преобразования, которая устранила эту трудность (хотя они не переименовали преобразование) [Ref. 3: Хафф]. Позднее Харт задокументировал историю этого изобретения. [Ref. 4: Hough History]
Версия Харта преобразования Хафа - один из наиболее широко используемых алгоритмов в компьютерном зрении. На протяжении десятилетий он использовался в таких приложениях, как визуальный контроль на производстве. К 2014 году он начал появляться в автомобилях, где он включает функцию безопасности, которая предупреждает водителя, если автомобиль съезжает с полосы движения.
По данным Google Scholar, упомянутый документ цитировался почти 5000 раз по состоянию на 2015 год. Согласно базе данных Управления по патентам и товарным знакам США, на эту же дату 2115 патентов США ссылаются на преобразование Хафа.
1.2.2 ПОЛОСКИ «Правила»; Выполнение плана в реальном мире и устранение ошибок
Система планирования Шейки получила название STRIPS [Ref. 5: STRIPS] (для Решателя проблем Стэнфордского исследовательского института). STRIPS представляет логику действий, доступных ему набором из трех «Правил»: Предварительные условия, Удалить список и Добавить список действия. Это представление является практическим решением известной проблемы искусственного интеллекта, называемой проблемой фрейма. STRIPS, и особенно правила STRIPS, были основой многих последующих систем планирования, как показывает эта цитата: «…. структура представления и рассуждений STRIPS использовалась в качестве основы для большинства исследований автоматического планирования в течение многих лет. »[Ref. 6: STRIPS Retro]
Планы STRIPS были «изучены», чтобы их можно было использовать в будущих задачах, а также они были интегрированы в систему мониторинга выполнения планов и исправления ошибок под названием PLANEX. Основополагающая статья [Ref. 7: STRIPS.PLANEX] по этой системе является одной из наиболее переизданных статей в истории искусственного интеллекта, причем самая последняя переиздание произошло более чем через 20 лет после первоначальной публикации. 8: Re.Pub]
1.2.3 Алгоритм поиска кратчайшего пути A *
Алгоритм A * [Ref. 9: AStar] доказуемо вычисляет кратчайший (или, как правило, с минимальной стоимостью) путь через сеть, и доказуемо делает это с минимальными вычислениями (измеряемыми количеством рассматриваемых точек ветвления). Эти привлекательные свойства сделали алгоритм A *, а также его более поздние разработки и варианты предпочтительным алгоритмом поиска пути для самых разных приложений. К ним относятся вычисление направлений движения (с помощью веб-службы или автомобильной навигационной системы), планирование путей персонажей в видеоиграх [Ref. 10: Вальдшнеп], парсинг строк или прокладывание траектории марсоходов [Ref. 11: DStar].
К 2015 году, по данным Google Scholar, упомянутая статья A * была процитирована почти 5000 раз. К той же дате, согласно базе данных Управления по патентам и товарным знакам США, 460 патентов США, ссылка A *.
1.3 Встряхивание как доказательство существования интеллектуальных роботов
На встрече Международной конференции по робототехнике и автоматизации 2015 года была проведена специальная сессия (см. Http://icra2015.org/conference/shakey-celebration#!A99Q0441) под названием Празднование 50-летия Shakey. Сессия включала обсуждение высокопоставленных экспертов: профессора Рузены Байчи (Калифорнийский университет в Беркли, директор CITRIS), Родни Брукса (бывшего главы лаборатории CS / AI в Массачусетском технологическом институте, основателя iRobot и Rethink Robotics), Питера Харта (Shakey руководитель проекта и наиболее цитируемый автор в области робототехники по версии Google Scholar), Нильс Нильссон (руководитель проекта Shakey, бывший председатель CS в Стэнфорде), Джеймс Каффнер (директор по исследованиям робототехники в Google), профессор Бенджамин Кейперс ( Университет Мичигана) и профессор Мануэла Велозо (заведующая кафедрой искусственного интеллекта и робототехники в CMU). Группу попросили назвать самое большое влияние или главный вклад Шейки. Группа согласилась с тем, что совокупность Shakey - первой физической системы с вычислительными способностями для восприятия, рассуждений и действий - была самым большим вкладом. Видео панельной дискуссии размещено по адресу http://icra2015.org/conference/shakey-celebration#!A99Q0441.
Цитата IEEE Milestone, отлитая на бронзовой доске в SRI International, гласит: «Центр искусственного интеллекта Стэнфордского исследовательского института разработал первого в мире мобильного интеллектуального робота SHAKEY. Он мог воспринимать свое окружение, выводить неявные факты из явных, создавать планы, исправлять ошибки в выполнении планов и общаться, используя обычный английский. Архитектура программного обеспечения, компьютерное зрение и методы навигации и планирования SHAKEY оказались плодотворными в робототехнике и разработке веб-серверов, автомобилей, заводов, видеоигр и марсоходов ».
Ссылки:
Первоначально опубликовано на svrobo.org.
