Obsah:
Pokud se robot ponoří do oceánu ledového měsíce, možná poblíž Saturnu nebo Jupiteru, jeho hlavním problémem bude vymyslet, co dělat dál. I při rychlosti světla trvá několik hodin, než komunikace přejde sem a tam na Zemi.
To znamená, že každý robotický průzkumník by musel být dostatečně chytrý, aby se vyhnul nebezpečí, a dostatečně sofistikovaný, aby zjistil, jaké informace poslat zpět. To byly problémy, které lámaly hlavu Yogeshovi Girdharovi, který v rámci své doktorské práce na McGill University v Montrealu předělal „mozky“podmořského robota jménem Aqua. Podvodní robot je do jisté míry analogický s vesmírným robotem, protože oba čelí potížím s komunikací.
"Mars je na hranici, kde lidé mohou přímo ovládat robota, aby prováděl tento druh výzkumu," řekl Girdhar, který je nyní postdoktorandem na Woods Hole Oceanographic Institution ve Woods Hole, Massachusetts. [6 nejpodivnějších robotů, které kdy byly vytvořeny]
"Množství dat je problém. Nemůžete streamovat HD video z Marsu neustále, živě, dolů na Zemi," dodal Girdhar. "Totéž se děje pod vodou. Nejsou tam žádné rádiové vlny. Kvůli slané vodě můžete použít pouze akustický modem. Má velmi nízkou šířku pásma. Z Marsu můžete přijímat data mnohem vyšší rychlostí než z robota hluboko pod vodou."."
Klíčem k překonání tohoto problému, řekl Girdhar, je nechat robota vycvičit se, aby rozpoznal, co je typický terén a co je neobvyklé. Pokud zaznamená něco, co je vzácné, je možné, že cokoli viděl, život nějakým způsobem změnil a vyžadovalo by to další analýzu ze strany vědců.
Část Girdharovy práce nazvaná „Zkoumání podvodního prostředí se zvědavostí“byla představena na kanadské konferenci o počítačovém a robotickém vidění v roce 2014. Girdhar pracoval v laboratoři Gregoryho Dudka, ředitele McGillova oddělení informatiky.
Hledání neobvyklého
Typický podvodní robot na Zemi může dělat jednoduché úkoly, jako je pohyb v předem navrženém vzoru, kterému se někdy přezdívá „sekání trávníku“. Po cestě má tendenci shromažďovat tisíce nebo možná statisíce obrázků. Jak nejlépe prosít všechny ty informace? Girdhar věří v sílu rozpoznávání vzorů.
Klíčem je navrhnout robotický „mozek“, který dokáže sestavit model všech různých věcí, které ve světě vidí a čemu by mohl odpovídat. Například pod vodou by robot očekával, že uvidí spoustu písku a kamení. Postupem času by se vytvořila databáze různých druhů vzorů spojených s těmito typy terénu.
Představte si však, že robot pak zahlédl korálový útes. Statisticky vzato to vypadá jinak a robot to považuje za „zajímavé,“řekl Girdhar. Pokud je naprogramován tak, aby upřednostňoval neobvyklejší předměty, na které narazí, mohl by pak robot strávit více času zkoumáním odpovídajícího terénu a posílat tyto obrázky zpět na Zemi.
"Všechny tyto věci objevuje za chodu," dodal Girdhar. "Začíná to bez informací, takže do toho nemusíte nic dodávat. Na úplně nové planetě nemáme žádné podrobné informace o tom, jaký druh terénu nebo věcí existují, kromě satelitních snímků. Takže nemáme chcete vytvořit předpojatost."
Mozky na Barbadosu
Girdharovy algoritmy proof-of-concept jezdily uvnitř Aqua pro několik podvodních testů na Barbadosu v Bellairs Research Institute, což je zařízení McGill University. Aqua je vybavena šesti ploutvemi a širokoúhlou videokamerou, ale velký rozdíl oproti mimozemským robotům spočívá v tom, že ji často doprovází potápěč.
Girdhar, který pracoval po boku Aqua, pozoroval své mechanické "mozky" při práci. První výsledky ukazují, že algoritmus dělá to, co dělat měl. Robota mnohem více zajímalo zkoumání korálové hlavy než písek, který byl kolem ní, i když byl písek nahromaděný.
"Nikdy jsme mu neřekli, když to začalo, co má hledat. Nemělo ponětí o ničem pod vodou, nemělo ponětí, co je písek nebo kámen nebo co jsou různé korály," řekl Girdhar.
Ještě zajímavější bylo, že si robot nakonec Girdhara „všiml“a následoval ho – což je povzbudivé pro všechny výzkumníky, kteří hledají pohyblivý, mimozemský život v nějakém cizím moři, řekl.
Ačkoli robot zkoumal teplé vody, Girdhar řekl, že z pohledu počítačové vědy by se na ledovém měsíci nic nezměnilo. "Je to spíše mechanický a elektrický problém, ne počítačový problém. Myslím, že na tom moc nezáleží."
Dalším hlavním cílem je spustit sofistikovanější prototyp. Oceánografický institut Woods Hole ve Woods Hole, Massachusetts, čeká na financování, plánuje umístit své algoritmy do jednoho ze svých autonomních robotů SeaBED. Stroj má lepší kamery, větší výpočetní výkon a delší výdrž než Aqua, řekl Girdhar, což by jej mohlo učinit ještě autonomnějším.
Girdharovým spolupracovníkem na projektu je Hanu Singh z Woodse Hole, který je také vlastníkem/designérem SeaBED AUV.
