Интернет роботизированных вещей: абсурд или технология будущего?

По подсчетам исследовательской компании Strategy Analytics, к концу 2018 года число устройств, подключенных к интернету вещей, во всем мире достигло 22 млрд штук. По их же прогнозам, к 2030 году их число возрастет до 50 млрд. Очевидно, что какая-то часть из них — это роботы, но как они будут взаимодействовать между собой — большой вопрос.

Сегодня концепции развития робототехники и интернета вещей почти не соприкасаются друг с другом. Основная разница в том, что IoT-устройства, как правило, работают с чем-то эфемерным, нематериальным (например, с данными, которые передаются в облако), а роботы чаще взаимодействуют с миром с помощью физической силы.

Однако идеологически эти концепции легко можно объединить — когда уровень развития робототехники дойдет до того, что роботы пойдут в серийное производство, станет актуальным вопрос их взаимодействия друг с другом. И здесь уже понадобится интернет роботизированных вещей.

Deus ex machina

Интернет роботизированных вещей — концепция, в которой роботы взаимодействуют между собой, обмениваются информацией, считывая её с различных датчиков, затем обрабатывают полученные данные и на их основе принимают какие-либо решения. Фактически это логическое продолжение классической робототехники — если сегодня роботы управляются человеком, то в дальнейшем они могут управляться неким роботом-координатором, передающим им информацию и команды.

Сегодня часть задач в робототехнике решает машинное обучение и искусственный интеллект, но они не обеспечивают получение информации из сторонних источников. Искусственный интеллект не подскажет, есть ли кто-нибудь в комнате, для этого нужно поймать сведения от другого робота — или, по крайней мере, от камеры, которая автоматически передает тревожный сигнал.

«Классическая» (в кавычках, поскольку пока это лишь мысли футуристов) концепция интернета роботизированных вещей включает такие тезисы:

1. Роботы могут получать информацию из самых разных источников — от других роботов, от камер, датчиков, сенсоров. Таким образом у робота появится зрение, обаяние и т.д. — соответственно, впоследствии он сможет заменить на многих должностях обычного человека. Отдельно стоит упомянуть такой источник информации, как интернет — в зависимости от того, на какие сегменты интернета его настроить, можно получить узкоспециализированного робота. Впрочем, как он будет понимать текстовую информацию в сети и учиться на ней — пока непонятно.

2. Робот анализирует полученную информацию (для этого уже понадобится искусственный интеллект) и сохраняет ее в облако. Оттуда уже обработанную информацию могут подхватить другие роботы. Возникает логичный вопрос о том, насколько будет масштабируема эта система, но ответа на него пока нет.

3. На основании проанализированной информации робот принимает решения. Это самая главная часть — интернет вещей и сегодня способен вычислить правонарушителя на улице, узнав его по лицу, или предсказать поломку оборудования из-за его износа. Соответственно, теперь эти системы смогут оперативно физически реагировать на эти происшествия (робот починит условный цеховый станок или догонит преступника).

Вместе с тем российские исследователи, помимо перечисленных характеристик, выделяют несколько особенностей и преимуществ интернета роботизированных вещей по сравнению с обычным IoT:

– совместимость. Все коммуникационные сервисы, используемые роботами, изначально стандартизированы (используется единый язык программирования, все службы представлены в виде веб-сервисов, а сложные компоненты складываются из более простых).

– осведомлённость об окружении. Все решения робот принимает в контексте — с помощью сенсорных узлов он считывает физические параметры окружающей среды и только тогда действует. Здесь же устройства проявляют навыки динамичности и адаптивности — могут сами корректировать свой режим работы в зависимости от внешних параметров (времени суток, освещённости).

– виртуализированная диверсификация. Каждому реальному роботу соответствует его виртуальное представление на специальной карте. При этом бизнес, заказывая услугу у разработчиков, может и не знать, какой именно робот будет выполнять задание. За счёт этого авторы проекта могут наделять своих «подопечных» самыми разными функциями (официант, полицейский, медработник).

– расширяемость. В любой момент любому роботу можно легко расширить его функционал или добавить новые задачи. При этом обойтись можно без глобальной перепрошивки устройства.

– территориально распределённый и повсеместный сетевой доступ. К сервисам можно подключиться с любого устройства из различных уголков мира. Многим разработчикам очень полезно и даже выгодно иметь сервисы в разных географических точках для максимальной эффективности своей работы.

Отдельно исследователи подчеркивают, что подключение робота к облакам приведет к снижению потребляемой им энергии и увеличению скорости его работы. Вместо того, чтобы проводить сложные вычисления на “железе” самого робота, все данные передаются с робота в дата-центры, или центры хранения и обработки данных, где информацию обрабатывают и анализируют на мощных вычислительных ресурсах (а где-то под такие задачи уже могут быть задействованы даже суперкомпьютеры). Но у этого есть и обратная сторона — оператору подключенных к сети роботов придётся раскошелиться, чтобы обеспечить высокоскоростной и бесперебойный обмен данными с облаком и между самими роботами.

Это только концепция?

Не совсем. Ни одна из двух базовых технологий пока не развиты настолько, чтобы объединяться со смежными направлениями. Тем не менее, наработки в этом направлении уже есть, и связаны они, как правило, с логистикой.

В логистическом центре Amazon роботы ищут нужные контейнеры, транспортируют их и делают соответствующую отметку в облачной системе. Сами роботы распознают обстановку вокруг себя с помощью камер и инфракрасного излучения. Они ориентируются по специальным QR-кодам, нанесенным на пол. Люди же принимают у роботов привезенный товар и сортируют его. По подсчетам Deutsche Bank, Amazon экономит за счет роботов около $2,5 млн ежегодно.

Некоторые компании объединяют в себе разработки в направлениях робототехники и промышленного интернета вещей. Среди них — швейцарская компания ABB Robotics. Она специализируется на автоматизации и цифровизации промышленных предприятий (передают данные с подключенных к IoT-сети устройств, но об этом остальные наши тексты). Также они создают роботов, подключенных к этой сети. На практике это выглядит примерно так — роботы на производственных линиях собирают условное устройство. Специальные датчики проверяют, достаточно ли у них комплектующих, и при необходимости другие логистические роботы привозят им детали.

В отличие от традиционного интернета вещей, в рамках IoRT речь идёт о куда более масштабном взаимодействии машин. Поэтому, считают учёные, не совсем корректно называть IoT основой интернета роботизированных вещей — это, скорее, оболочка, всего лишь верхушка архитектуры IoRT, введенная ради сервисов и создания приложений.

Как можно использовать объединенных в сеть роботов?

Во-первых, для рассредоточения, например, в логистике. В идеале робот сам подгрузит информацию, какой заказ откуда надо забрать и куда доставить, он же сразу передаст эту информацию другим роботам, чтобы они занялись другими заказами. Во-вторых, для реализации совместных проектов по схеме «Могучие Рейнджеры, объединяемся».

Показательный пример — результаты исследователей Массачусетского Технологического Института. Они разработали водных роботов, которые могут выстраиваться в квадратную, линейную и L-образную форму. Благодаря этому они могут конструировать переносные конструкции, причем как фиксированные (например, мосты), так и подвижные (баржи, плавучие платформы). Для этого разработчики создали два вида роботов: одни ориентируются в пространстве с помощью сенсоров и GPS и контролируют скорость и маршрут движение, а другие непосредственно двигают конструкцию.

Более того, разработкой «умных» логистических роботов занимаются даже школьники. Ученикам израильских школ в этом помогают преподаватели Техниона (знаменитый инженерный институт в Хайфе) и студенты все того же Массачуссетского технологического института. В 2018 году они создали робота-транспортера. Он доставлял условный груз в нужную точку, анализируя местность с помощью датчиков и обходя препятствия, после чего ему помогали роботы-грузчики. В этом году следующая группа школьников модернизировала проект: теперь робот-транспортер должен сам найти нужные коробки и распознать их по форме и внешнему виду. После этого он передает сигнал своим помощникам, чтобы они подъехали к нему и помогли отвезти коробки в контрольную точку.

Также израильские школьники вместе с американскими студентами разработали софт для летательных дронов. С помощью встроенной камеры он может пролететь над горящим лесом, обнаружить очаг возгорания, передать его геолокацию людям или роботам-помощникам и передать им информацию об оптимальном маршруте. Впрочем, пока эта система тестировалась на очень условной модели — в качестве леса выступала сама школа, а очаг возгорания пометили красной краской.

Ждать ли нам робоапокалипсис?

Пока повода для беспокойства нет — все похожие разработки пока находятся на уровне прототипов, когда они дойдут до массового производства — неизвестно. Пока интереснее всего следить за разработками в Boston Dynamics (их роботы уже умеют бегать, прыгать, преодолевать препятствия с грузом в руках и т.д.). Полиция США уже использовала робота Boston Dynamics несколько месяцев в этом году в качестве сапера. Да и в целом досужие домыслы о робоапокалипсисе уже идут на спад, люди относятся к ним, скорее положительно. Теперь робот — это Promobot или сапер из Boston Dynamics, а не T-1000 из Терминатора.