Аналогичные трудности испытывают и разработчики автономных роботов на Земле. Такие машины необходимы для случаев, когда работа опасна для жизни человека или нахождение людей в том месте невозможно в принципе (например, в нефтяной трубе или под завалами разрушенных домов).

Уже много лет учёные всего мира бьются над решением этих проблем. В России это делалось (и, наверное, потихоньку делается) на базе отраслевых НИИ, в США — в лабораториях ведущих университетов. И в одном из них, похоже, учёным удалось немного продвинуться вперёд.

В трех с половиной часах езды от безумного Нью-Йорка, в городе Итака, что находится на южной оконечности озера Каюга, расположен знаменитый Корнельский университет. Он известен не только активным участием в марсианской программе (там были разработаны оптические системы для марсоходов Spirit и Opportunity), из-за его стен то и дело просачиваются новости о различных инновациях в области IT. Примечательно, что в лабораториях университета работают и россияне, среди которых 27-летний аспирант Виктор Зыков. Родившись в Иванове, знаменитом «городе невест», он закончил Ивановский государственный энергетический университет. Защитив в 2002 году диплом под руководством Александра Николаевича Голубева и Виктора Фёдоровича Глазунова на кафедре электропривода, Виктор получил степень магистра по электромеханике. После института молодой человек успел помыкаться по нескольким местам работы, прежде чем обнаружил, что несмотря на потребность в электрических машинах, аналогичной потребности в специалистах по ним не наблюдается.

Тоску молодого специалиста развеяла одна из научно-популярных передач канала «Дискавери», где Ход Липсон, кандидат наук израильского происхождения из частного массачусетского Университета Брэндайс, рассказывал о своей необычной CAD-программе, которая позволяла по нарисованному от руки наброску в виде проволочной модели восстанавливать законченную сложную трехмерную фигуру [С этим проектом можно ознакомиться по адресу ccsl.mae.cornell. edu/research/sketch, оттуда же можно скачать и демонстрационную программу, которая на моем компьютере, к сожалению, не заработала]. Сообщалось также и о разработанных американцем технологиях автоматической сборки роботов из унифицированных элементов, а напоследок Липсон поделился результатами в области эволюционных алгоритмов.

Виктор, вдохновившись идеями американского учёного, написал ему письмо, в котором, в свою очередь, изложил свои мысли о робототехнике, и спросил, каким образом он мог бы принять участие в его научной деятельности. Липсон откликнулся на письмо скромного ивановского электромеханика, посоветовав ему прислать свою заявку на место в аспирантуре Корнельского университета, где Ход к тому времени начал преподавать. Заявка Зыкова была одобрена, и в марте 2003 года Виктор получил приглашение на учёбу в университете. Там он влился в коллектив лаборатории вычисляемого синтеза, где вместе с Ходом Липсоном и Джошем Бонгардом занялся исследованиями в области эволюционной робототехники. И одним из последних результатов работы явилось создание робота, обладающего, как поспешили отрапортовать многие новостные агентства, «внутренним самосознанием».

Как обычно бывает, в действительности ситуация с «самосознанием» осталась столь же туманной, что и раньше. А суть идеи корнельских ученных лежит в несколько иной плоскости [Страничка проекта — ccsl.mae.cornell.edu/research/selfmodels].

Главной целью американских энтузиастов робототехники является многоцелевой алгоритм управления, подходящий для произвольного робота. И тут на помощь приходит универсальная самообучающаяся система управления. Её копии можно было бы свободно интегрировать в «опорно-двигательные» центры самых разных роботов.

В описываемом проекте стояла задача научить робота получать представление о структуре своего тела на основе физических экспериментов над самим собой. Именно этим вместе с Джошем Бонгардом (бывшим студентом Липсона) и занялся русский аспирант. В итоге совместных исследований был получен коэволюционный алгоритм «самопознания», результатом работы которого является воображаемая модель тела робота, построенная из ограниченного набора виртуальных базовых элементов (в проведённом эксперименте для этого использовались лишь цилиндры и кубы произвольных размеров). Итак, робот изначально не имеет ни малейшего представления о собственной конфигурации. В его распоряжении имеются лишь данные с двухкоординатных датчиков наклона относительно горизонтальной плоскости.

В ходе эксперимента робот пытается синтезировать такую модель своего тела, которая будет функционировать, максимально учитывая окружающую обстановку. У робота есть только один канал оценки качества выбранной модели: агрегат может скомандовать своим сервоприводам выполнить определённые действия и зафиксировать информацию, поступившую с датчиков. Так как поначалу у робота нет информации о своей структуре и выбор первого физического эксперимента может быть произволен, то исследователи исходили из того, что любое движение в незнакомой обстановке может быть опасным для «жизни» робота, следовательно, амплитуда и общее количество движений должны быть сведены к минимуму.

Получив информацию с датчиков после первого этапа эксперимента, робот использует программный симулятор для сокращения набора предварительных моделей своего тела. Мерилом оптимизации является точность предсказания сигналов с датчиков, поступающих после целенаправленных действий. По окончании стадии робот имеет на выходе ограниченный ряд моделей себя, которые насколько возможно близко описывают его механическую структуру.

Оставаясь в относительной безопасности, робот на выходе алгоритма получает свою виртуальную модель, что позволит ему в дальнейшем предсказывать результат своих усилий. Кроме того, обладание такой моделью позволяет предварительно оценивать полезность действий, выбирая самое выгодное из них — в соответствии с полученным от человека заданием. Можно говорить, что робот становится «сознательным» в смысле экономии ресурсов и избежания опасных шагов.