На Ставрополье ученые начали создавать системы управления роботами
Первые разработки, которые можно назвать прототипами современных роботов, появились еще в конце XIX века. В их числе был стопоход русского инженера Пафнутия Чебышева и миниатюрное радиоуправляемое судно Николы Теслы. В наше время роботы способны практически на все, они приходят на выручку человеку при самых опасных работах и при выполнении высокоточных операций. Железные помощники участвуют в аварийно-спасательных работах, освоении космоса и военных действиях, проводят хирургические вмешательства. Со временем их число растет, а устройство становится все сложнее. Сейчас для решения какой-то трудной задачи могут использовать одновременно десятки роботов, но не всегда централизованно управлять ими легко.
На это обратили внимание ставропольские ученые из Северо-Кавказского федерального университета, которые решили научить группы андроидов совместно выполнять одну многосоставную задачу, разбивая ее на более мелкие и распределяя между собой. Инноваторы предложили универсальную децентрализованную систему управления, которую можно применять к разным механическим помощникам.
- Бывает, что перед началом операции, в которой участвует группа роботов, нет возможности учесть все нюансы и дать четкие инструкции каждому. К тому же на ситуацию может повлиять, например, изменчивость внешней среды. Тогда нужно использовать децентрализованное управление, - рассказала корреспонденту "РГ" заведующая кафедрой прикладной математики и компьютерной безопасности СКФУ Фариза Тебуева.
Предположим, случилось стихийное бедствие и в этот район направляют беспилотники, чтобы обследовать территорию, либо команду роботов посылают в горящее здание на разведку. Невозможно заранее предугадать, с чем им придется столкнуться. Именно поэтому роботов нужно научить еще до операции принимать решения вместе и распределять, кому какое действие выполнять в непредвиденных обстоятельствах. Словом, распределить зоны ответственности, договорившись между собой.
Грант Российского фонда фундаментальных исследований, который выиграл аспирант кафедры прикладной математики и компьютерной безопасности СКФУ Михаил Гурчинский, позволит продвинуться в решении этой проблемы. Тема исследований - "Разработка методов и алгоритмов распределения задач в роевых робототехнических системах на основе искусственных нейронных сетей и технологии распределенного реестра". Молодой ученый уже приступил к реализации своего проекта.
Другой аспирант этой же кафедры, Сергей Рябцев, занимается вопросами выявления и изоляции воздействия со стороны вредоносных роботов на процесс коллективного принятия решений роевыми робототехническими системами. Совсем недавно он со своим проектом "Разработка моделей и принципов обеспечения информационной безопасности процесса коллективного решения в роевых робототехнических системах на основе технологии блокчейн" стал одним из победителей федерального конкурса "Грант ИБ" для соискателей ученой степени кандидата и доктора наук, который проводился при поддержке министерства науки и высшего образования РФ.
- Перспективы в этом направлении очень большие, потому что со временем на автоматизированные технические системы будет переложено много работы и, естественно, они должны между собой качественно взаимодействовать. Мы видим, как ведут себя муравьи, стаи птиц, косяки рыб, рои насекомых - они обмениваются информацией, распределяют ее между собой. Этому нужно научить и механические устройства. Причем мы не ограничены особенностями тех или иных биологических видов и можем создавать гибридные, комбинированные системы с механизмами разного назначения для достижения одной цели, - подчеркивает и. о. директора Института математики и информационных технологий СКФУ Вячеслав Петренко, который совместно с аспирантами занимается разработками технологий для декомпозиции и распределения задач в группах роботов.
По его словам, ставропольские ученые пристально следят за мировым опытом в этой области и некоторые идеи берут на вооружение.
- Скажем, беспилотные автомобили, которые сейчас активно используют, во время движения должны взаимодействовать между собой с учетом изменения ситуации на дороге. Над этой задачей работают исследователи по всему миру, и у нас есть возможность внести свой вклад. Большинство автомобилей управляется пока людьми, действия которых для беспилотной машины могут оказаться непредсказуемыми, - считает ученый.
Для моделирования сотрудники СКФУ используют киберфизический подход, то есть физическую оболочку объекта и его вычислительные ресурсы рассматривают в совокупности, а не по отдельности. Робототехники учитывают влияние разных внешних и внутренних параметров друг на друга, что позволяет добиваться более точного управления. Согласно прогнозам исследователей, на отладку проблемно-ориентированной децентрализованной системы коллективного принятия решений и корректировку заложенных в ее основу алгоритмов уйдет примерно год. В будущем ее можно использовать на разных андроидах - от промышленных роботов до беспилотных автомобилей.
Ученые института намерены продолжать исследования и проекты по данной теме и даже хотят разработать полностью автономную систему для мониторинга чрезвычайных ситуаций при помощи беспилотников. Согласно задумке новаторов, дроны будут получать фотографии с изображением пожара со спутников и самостоятельно вылетать на место, чтобы обследовать его с воздуха. Сбор информации они смогут распределять между собой и передавать сведения в МЧС и другие структуры для оперативного реагирования. Особенно такая система пригодится для работы в больших по площади лесах или в горной местности СКФО, куда трудно добраться людям.
Справка "РГ"
Победителями федерального конкурса "Грант ИБ" стали 30 человек. Каждый из них получил субсидию в размере одного миллиона рублей на реализацию своего проекта. На эти средства можно укрепить техническую базу для ведения полноценной научной деятельности. Каждый обладатель гранта должен представить итоговую научную работу по выбранной им теме в диссертационный совет.