Роботы-футболисты: зрелищное применение искусственного интеллекта

В 21 веке многих сложно удивить функционалом роботов: они уже могут готовить для вас кофе, работают официантами, встречают гостей в отеле, доставляют небольшие посылки и еду. Ещё одна идея робототехников по совершенствованию ИИ (искусственного интеллекта) — научить роботов играть в футбол.

Что за спорт?

Робофутбол или Robocup (Robot Soccer World Cup) – это соревнование, где роботы на небольшом футбольном поле соревнуются в навыках игры с мячом. В этом спорте существуют различные лиги, в том числе «Симуляционная лига» (RoboCupSoccer Simulation League), в которой игра проходит в виртуальном мире и побеждает сильнейший программный код с лучшей стратегией.

Несомненно, интереснее для зрителей будет соревнование в реальности, когда небольшие роботы перемещаются и пинают мяч в настоящие ворота. Таких классов несколько. Один из них – RoboCupSoccer Standard Platform League, игра между полностью одинаковыми роботами, контроль за которыми не осуществляют ни люди, ни даже компьютер. Другой класс называется «Лига человекоподобных роботов» (RoboCupSoccer Humanoid League). Однако, как может показаться, участники – не игрушки на пульте управления, а самостоятельные участники матча. Команды создают дизайн и программное обеспечение для своих игроков, но все решения во время матча принимает именно ИИ. Победителем на поле станет тот искусственный интеллект, который сможет обыграть соперника и забить как можно больше голов, применяя на практике заложенные в него навыки ведения мяча, отбора его у соперника и даже проведения подкатов. Внутри лиги существует разделение на классы по размеру роботов: KidSize (роботы высотой от 30 до 90 см), TeenSize (от 100 до 120 см) и AdultSize (130 см и выше). Соревнования проводятся среди разных возрастных групп от детей дошкольного возраста до студентов и взрослых.

Робофутбол (RoboCupSoccer) является частью глобального чемпионата RoboCup, в котором проводятся соревнования и по другим видам спорта, например, по баскетболу, бегу с препятствиями или спасению (RoboCupResque), где создается специальные лабиринты с препятствиями, пройдя через которые роботы должны найти признаки жизни. Такие мероприятия развивают роботов для помощи в настоящих катастрофах и поиска людей под завалами в реальных местах бедствий.

Правила игры

В матче соревнуются команды составом до четырех роботов. Задача участников – прописать идеальную программу реакций роботов на внешние условия, тем самым создав наиболее успешную стратегию. Выиграть помогают не только и не столько конструктивные особенности роботов, как скорость и сила движений, а именно командная игра и заранее продуманные возможные сценарии игры, ходов соперников и различных игровых ситуаций.

Роботы оснащены специальными сервомоторами, которые подобно человеческим суставам и мышцам заставляют конечности игрока двигаться. Управляет роботом «мозг»-компьютер компактного размера, установленный в спине рядом с отсеком под батарею. На голове у робота расположены «глаза» – специальные индустриальные камеры, в груди – гироскопы и акселерометры (приборы для измерения ускорения и изменения положения в пространстве), позволяющие роботу понимать, где он находится,  или осознать, что он упал. Любые встроенные сенсоры и датчики, однако, не должны никак воздействовать на окружающую среду, например, не должны оставлять отметок на поле. Так игра становится более честной и все силы направляются на выполнение главной задачи таких соревнований.

Особо важной характеристикой робофутболиста является стереозрение – способность видеть в трех измерениях и оценивать расстояние до мяча, противников и ворот. Считается, что таким образом роботы лучше ориентируются в пространстве, что позволяет команде побеждать противников.

Цель – обыграть футболистов

Ещё в самом начале развития этого спорта, в 1990-х годах, когда группа исследователей из Японии решила организовать состязание по футболу между роботами, на конференциях была принята цель — создать такую команду роботов, которая сможет сразиться с профессиональными футболистами на равных. Официально эта цель звучит так:

К середине 21-го века команда полностью автономных человекоподобных роботов-футболистов должна выиграть футбольный матч, соблюдая правила FIFA, у победителя чемпионата мира по футболу среди людей.

Учитывая то, как вовлечены конструкторы, разработчики, инженеры и ученые в развитие роботов, все кажется вполне возможным. Илья Осокин, член команды Starkit в интервью для портала InScience рассказал, что разработка программ и подготовка роботов ведется постоянно. Члены команды, обучающиеся на старших курсах, постепенно приближают учебу к исследовательской деятельности и некоторым, кто пишет диплом по генерации движений робота для удара по мячу, «сложно понять, учеба это или робофутбол». Перед соревнованиями, несомненно, команда концентрируется на применении технологий и воплощении стратегий в реальность.

Иван Хохлов, другой член команды Starkit, в этом же интервью для портала Inscience сказал, что убежден в том, что планы Лиги реальны, ведь технологии крайне быстро развиваются. Однако в том, что робофутбол станет популярнее обычного, много сомнений: «В человеческом спорте есть эмоции и ошибки. За этим интереснее наблюдать, чем за идеальными бездушными машинами».

 

Последние новости робофутбола

В 2021 году команда Starkit HL (Humanoid league), состоящая из студентов и их руководителей из МФТИ, одержала победу в виртуальном этапе международного чемпионата по робофутболу. В октябре 2022 года на очных матчах открытого чемпионата Бразилии Starkit HL (Humanoid league) и Starkit SPL (Standard Platform League)  взяли первые места в двух самых сложных лигах, с разгромным счетом и «сухими» воротами одолев соперников.