Роботы: от футбола до освоения космоса

Пока мировые технологические гиганты соревнуются в миллиардных бюджетах, исследователи-энтузиасты находят элегантные и прорывные решения в области робототехники. На эту тему на полях Петербургского международного экономического форума нам удалось пообщаться с заведующим лабораторией гуманоидной робототехники в Физтех-лицее имени П.Л. Капицы Дмитрием Устиновым. Мы поговорили о том, сложно ли научить робота ходить, почему Китай инвестирует миллиарды в антропоморфные машины, заменит ли искусственный интеллект человека на бытовом уровне и стоит ли нам всерьез опасаться «восстания машин».

— Дмитрий Дмитриевич, расскажите о вашей лаборатории. Чем именно вы занимаетесь и каких результатов уже удалось достичь?

— В нашей лаборатории мы занимаемся разработкой и внедрением гуманоидных роботов, работающих на самых современных технологиях. На самом деле, заставить ходить антропоморфного робота — это целое искусство, требующее колоссальных усилий команды специалистов.
На текущий момент нам удалось реализовать движок ходьбы даже на классических алгоритмах — прямой и обратной кинематике. Прямая кинематика — это когда мы четко знаем и задаем целевое положение каждого сервопривода для реализации конфигурации. Обратная кинематика сложнее: мы не знаем конечных положений каждого привода, но понимаем, в какой точке пространства должна оказаться нога робота. Система сама просчитывает и подбирает нужные углы. Наш робот «Роки-2» работает на базе Compute Module 4, что позволяет запускать на нем полностью самоуправляемую программу. Сейчас наши роботы благодаря этому алгоритму уже самостоятельно играют в футбол.

— Насколько я знаю, классическая ходьба — это лишь промежуточный этап. Каков следующий шаг?

— Верно, сейчас роботы ходят на полусогнутых ногах — это компромисс классической кинематики. Но мы уже переходим к следующему этапу — реализации нейросетевой ходьбы, которая сделает робота адаптивным к внешней среде: устойчивым к толчкам, способным ориентироваться на сложных поверхностях и, главное, меньше падать.

Все передовые мировые разработки — будь то Boston Dynamics или Unitree — используют именно нейросетевую походку. Отработанный и правильный подход здесь — это обучение в симуляторе. В симуляции нейросеть проходит ускоренный эволюционный путь: от полного непонимания до четких алгоритмов, обучаясь методом вознаграждения за правильные действия и наказания за ошибки. Иногда мы также снимаем данные с движений реального человека, прогоняем их через симулятор, и нейросеть сама подбирает параметры модели для идеальной походки.

— Сейчас в мире наблюдается настоящий бум антропоморфных роботов. Почему технологические лидеры, например Китай, вливают огромные ресурсы именно в эту форму, а не в условные колесные платформы?

— Китай и другие крупные игроки инвестируют в гуманоидов не просто так. Эта сфера косвенно тянет за собой и развивает абсолютно все сквозные технологии будущего: компьютерное зрение, сложную кинематику, обучение с подкреплением (RL), адаптивность ИИ. Сейчас все в мире стремятся к концепции VLA-моделей (Vision-Language-Action — «Зрение-Язык-Действие»). Идея в том, чтобы робот видел, говорил, понимал контекст и на основе этого совершал физическое действие (action). Через какое-то время интерфейс взаимодействия с роботом станет максимально близким к человеческому. Благодаря тому, что мы уже 7 лет занимаемся робофутболом и гуманоидами, у нашей лаборатории сформировались мощнейшие компетенции: от компьютерного зрения до обработки огромных массивов данных. Мы не только занимаемся околонаучными исследованиями, но и как образовательная организация учим этим технологиям школьников и студентов, а также помогаем сторонним проектам автоматизировать процессы и внедрять нейросети. Наша главная задача на мировом рынке — не проиграть в этой глобальной технологической гонке.

— Если говорить о зрении и распознавании: сможет ли такой робот в будущем адекватно реагировать на предметы в руках человека? Насколько это сложно реализовать?

— Технологии распознавания сегодня — это уже фактически open source. Для нас это элементарно, с такими задачами у нас справляются школьники восьмого класса. Распознавать предметы робот сможет без проблем.

Главная сложность сейчас в другом — в комплексных бытовых задачах. Например, подойти, взять грязное белье, положить его в стиральную машину, выбрать правильный режим и запустить. Сегодня для робототехники это выглядит как космос, хотя передовые компании, включая Tesla Илона Маска, бьются над этим. Чтобы решать такие задачи, роботу нужен мощный интеллект. Скорее всего, на первых порах он будет внешним — вычисления будут происходить на удаленном сервере и передаваться по сети с минимальными задержками. Но со временем технологии оптимизируются, упакуются в компактные размеры, и нас ждет будущее, где роботы станут полностью автономными, а общаться с ними мы будем так же просто, как сейчас друг с другом.

— Существует популярный стереотип из массовой культуры: создавая таких автономных роботов, мы приближаем сценарий «Терминатора» и восстания Скайнета. Вы не боитесь этого?

— (Улыбается) все почему-то сразу думают про восстание машин. Но мало кто учитывает физику и экономику процессов. Наша биосфера за миллиарды лет эволюции приблизилась к максимальному потенциалу энергоэффективности. В робототехнике же все упирается в энергетику и ресурсы. Какое может быть восстание, если робот зависит от розетки? Пока энергию ему дает человек. Даже если допустить, что в будущем они научатся добывать электричество сами, они остаются критически уязвимыми в физическом плане. При всей своей гениальности искусственный интеллект не может сам построить завод и напечатать себе микрочипы. Это не биологическая система, она требует постоянного сложнейшего технологического сопровождения со стороны людей.

— Тогда в чем конечная цель развития этих технологий, если не замена человека на Земле?

— Наш маленький вклад в робототехнику — это задел для выживания человечества. Через миллиард лет Солнце увеличит свою мощность на 10 процентов и выжжет Землю. У человечества просто нет другого выбора, кроме как осваивать дальний космос — Луну, Марс и другие планеты. Но отправлять туда людей первыми неэффективно и опасно. Нам нужны автономные роботы. Мы должны дойти до технологии, когда мы просто сбрасываем контейнер на условный Марс, и роботы из локального сырья начинают воспроизводить себя, строить инфраструктуру и готовить базу для прилета людей. К этому все неизбежно идет.

— И последний вопрос: за какими роботами будущее — за узкоспециализированными, но умными (например, автономный экскаватор), или за универсальными, но более простыми?

— «Тупых» роботов в будущем не будет вообще. Сейчас искусственный интеллект — это дорогая и во многом закрытая технология. Но со временем он станет настолько доступным и дешевым, что делать робота глупым просто не будет никакого экономического смысла. Будущее — за волшебным словом «самоуправление». Внутри роботы будут устроены невероятно сложно — как современные смартфоны с 2-нанометровыми процессорами, которые еще полвека назад казались физически невозможными. Но для конечного пользователя они будут простыми и понятными. Мы придем к полному киберпанку, в хорошем смысле слова: у каждого в подчинении будет гуманоид или робособака, способные понимать контекст человеческой речи, выполнять задачи и помогать нам развиваться дальше.

Интервью с Дмитрием Устиновым оставляет удивительное послевкусие. В то время как массовая культура упрямо пугает нас мрачными сценариями футуризма, здесь, на стыке науки и практики, будущее выглядит совсем иначе — не угрожающим, а многообещающим и абсолютно неизбежным. Оказывается, путь к покорению далеких планет и созданию умных помощников начинается не с секретных военных баз, а с футбольного поля, на котором маленькие антропоморфные роботы учатся делать свои первые, пока еще неуверенные шаги. И за каждым таким шагом стоит колоссальный труд ученых и инженеров. Прогресс неостановим: технологии, которые вчера казались фантастикой, сегодня силами энтузиастов превращаются в программный код. И кто знает, возможно, именно эти сегодняшние разработки Физтеха однажды заложат первый камень в фундамент человеческой базы на Марсе. Нам же остается только наблюдать за этой технологической эволюцией и гордиться тем, что создается она прямо сейчас, на наших глазах.

Роман БОНДАРЧУК, УзА