Открытый робот: как DARPA на деньги Пентагона привлекает разработчиков Open Source-кода к работе над роботами

Гордиться ручным ремеслом янки нынче не приходится – летом 2013 года в Лейпциге, на Международном конкурсе профессионального мастерства WorldSkills International, команда из США заняла лишь 39 место из 47 участников. На три десятка позиций отстав от Бразилии, президент которой, возмутившись компьютерным шпионажем АНБ за бразильской нефтяной компанией Petrobras, отказалась от встречи с мистером президентом Обамой, и всего лишь на пять позиций обойдя российских наследников Левши. Времена, когда на американских заводах ставили на конвейерную сборку легендарный авиамотор Merlin, который создавшие его англичане производили селективно, минули в Лету. Нет больше тех крестьянских ребят и девчат, которые, либо с ферм Среднего Запада, либо прямиком с эмигрантского Стейтон-Айленд, приходили на сталеплавильные и автомобильные заводы Среднего Запада, на швейные и текстильные фабрики Новой Англии.
Но у американцев есть лучшие в мире университеты. Есть инновационный ИТ-бизнес. У них есть Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), разработки которого порой превосходно находят себе применение в мирной жизни – да возьмём хотя бы тот же Интернет, в котором вы читаете эти строки. И есть – при всей трогательной любви к авторскому и смежному правам, подпёртым всей мощью государственной машины – концепция Open Source-кода. И вот всё это нынче начинает сходиться вместе при решении задач практической роботехники. Пока – для решения задач Гражданской обороны и ликвидации последствий стихийных бедствий. Того, что в наших документах называлось СНАВР – спасательные и неотложно-восстановительные работы.
Трата государственных денег мотивируется налогоплательщику историями драматическими – гибелью девятнадцати огнеборцев при тушении лесных пожаров в Аризоне; тем, что при работах в центре 9/11 спасатели надышались токсической пылью. Вспоминаются даже ликвидаторы из Фукусимы – будто японцам после Хиросимы и Нагасаки привыкать к радиации… Жертвы ничтожные, по сравнению с тем количеством жизней, которые может спасти роботизация автомобильного движения. Но задачи предполагается решать самые интересные и очень важные.

Роботы-симуляции работают в моделированном мире

Без малого год назад DARPA объявило конкурс по созданию программного обеспечения на основе открытого кода, предназначенного для управления роботом-спасателем. Партнёром его выступил некоммерческий Open Source-фонд Open Source Robotics Foundation (OSRF). Только вот если вы, прочтя «некоммерческий», представили себе нечто энтузиастски-несерьёзное, то вы сильно ошиблись. Это – вполне солидная организация, учреждённая роботехнической фирмой Willow Garage и ориентированная на поддержку и продвижение программных проектов в области робототехники. Записались на конкурс 26 команд со всего мира. Им была предоставлена возможность скачать эмуляторы аппаратного обеспечения робота, равно как и модели окружения, в котором роботам-спасателям предстоит решать свои задачи, и погонять на них свой код. В середине лета были подведены итоги конкурса. Из участников было выбрано семь команд, разработки которых были сочтены DARPA и OSRF наиболее перспективными.

Разработчики роботехнического софта соревнуются по-спортивному

А для команд, вышедших во второй тур, наступает самое интересное. Им предоставляется возможность тестировать своё программное обеспечение на реальном роботе, действующем в физическом мире. Робота этого вы, уважаемые читатели, наверняка уже видели. Зовётся он Atlas, по имени того брата Прометея, которого в наказание за участие в контрреволюционном восстании против прогрессивных олимпийцев определили держать земной свод. 188 сантиметров роста. 150 килограмм веса. Механизм имеет двадцать восемь степеней свободы. Действия в которых осуществляются двадцатью восемью гидравлическими приводами, работающими от общего гидронасоса. А гидравлика – технология довольно архаичная. Еще античная техника владела искусством ???????? – построения водяных органов… Гидравлическими были привода орудий броненосцев и рулевые машинки древних ракет. Теперь гидропривод возвращается в роботехнику – у него всё ещё хватает достоинств, вроде приемистости, нагрузочной характеристики. Но есть и недостатки, вроде КПД. Сопротивление жидкости, знаете ли… Поэтому заокеанский Atlas абсолютно неавтономен. Питание он получает по силовому кабелю, таскающемуся за ним подобно обезьяньему хвосту (ранние этапы эволюции, что придираться…). И еще в конструкцию робота специалисты создавшей его новоанглийской роботехнической компании Boston Dynamics ввели радиатор, менее заметный, чем подсветка из голубых светодиодов, но более необходимый для рассеяния тепла, отобранного у гидрожидкости. Вспоминая, что отечественная оборонка ещё в индустриальную эпоху переводила довольно много приводов с гидравлики на электрику, очень похоже, что Atlas создавался именно как системный прототип, для которого приемлема архаичная и энергоёмкая гидравлика.

Atlas в разных позах

И вот на этом-то роботе претендентам на двухмиллионный приз предстоит отрабатывать свои алгоритмы и коды. С помощью которых Atlas должен научиться решать типовые задачи СНАВР. Разобрать завал. Проломить стену. Подсоединить брандспойт к гидранту (в мышлении янки пожарный кран носит культовый характер – хуже, чем припарковаться рядом с ним, только обогнать школьный автобус). Смонтировать пожарную магистраль, соединив несколько труб… Базовые функции движения в пространстве Atlas уже освоил. Он умеет удерживать равновесие – для него это, как и для человека, динамический процесс – была когда-то система статических тренировок Atlas, занесённая из США, позволявшая очень быстро наращивать мускулы еще до введения в быт стероидов. Состояла она в том, что надо стоять под нагрузкой – мышцы-то в это время интенсивно трудятся, хоть работа в физическом смысле и не совершается. (Все нормальные тренеры с таким атлетизмом боролись насмерть, заставляя воспитанников заниматься менее эффектной, но более эффективной ОФП, последствия чего ощущаются десятилетия спустя – но это другой разговор…) Вот и гидропривода Atlas трудятся для поддержания равновесия, рассеивая тепло… Умеет схватиться в движении за стенку, помогая удержать равновесие. Ну а всему остальному Atlas предстоит научить. И доучивать постоянно… И вот этому-то доучиванию и поможет концепция открытого кода. И – доступные эмуляторы к нему. Каждый сможет войти в этот бизнес, дописывая новые и новые функции для робота. Копать канавы. Сращивать кабели. Работать с перфоратором. И – продавать их по всему миру, получая за это роялти.

Atlas с рукавом у культового в американском сознании гидранта

Ведь задачи, которые в ближайшем времени научится решать Atlas (мы говорим научится, а не если научится!) они вполне на уровне сложности того труда, которым на улицах заняты вездесущие гастарбайтеры в ярких жилетках. Вполне можно представить себе команду потомков Атласа (имён много — все Гиады и Плеяды), приезжающих на место работы в кузове робопикапчика, запускающих генератор, от которого питаются и их электроперфораторы, и они сами, и приступающих к вечному – почти как у Данаид – труду по смене тротуарной плитки и бордюрных камней… Всё это наверняка освоит Atlas в ближайшее время – премию-то в два мегабакса разработчикам софта получить явно хочется, а вручать-то её будут уже в декабре этого года, в тёплом Майами…
О стоимости экспериментального Atlas говорить нет никакого смысла – она крайне высока, как у первых студийных видеомагнитофонов, занимавших половину комнаты. Но грубо-грубо её можно прикинуть для серийных образцов, соотнеся массу робота с массой автомобиля. Железка и там, и там. Примерно одного уровня технологии. И поршни с уплотнениями и там, и там. И двигатель с радиатором. И электроники в наследниках самобеглых колясок Даймлера хватает. И заезжать в гаражкарман нынче самостоятельно даже сугубо средний класс умеет… Так что цена будет совсем не заоблачная. Так что организациям российских бизнесменов, чем предлагать амнистии мигрантов, озаботиться бы массовым внедрением роботехники, а лучше – ещё бы и её возможным созданием и производством. Создавала же Россия индустриальной эры достойный ответ тогдашним американским изделиям с тем же именем Atlas…