Израильтяне научились управлять роботами

Роботами управляют при помощи телепатии

Недавно специалисты по робототехнике из Израиля разработали способ, позволяющий управлять движениями робота при помощи всего лишь "силы мысли". В его основе лежит хорошо известная методика функциональной магнитно-резонансной томографии, которая позволяет определить активность той или иной области мозга под влиянием различных внешних факторов.

Фото:

В настоящее время роботами, которые не могут действовать автономно, обычно управляют при помощи специальных сенсорных пультов и джойстиков. Делается это так — к устройству присоединяется система, способная воспринимать движения пальцев оператора, а после по беспроводной связи механизм получает определенную команду. Подобный метод управления всем хорош, однако есть одно "но": вариантов движения руки не так уж и много. Следовательно, сгенерировать сложную команду у оператора не получится.

В то же время сейчас во многих государствах развитие робототехники дошло до того, что производство механизмов, способных осуществлять весьма сложные движения, перестало быть технически невозможным. Более того, такие роботы вполне востребованы — например, при спасательных операциях в районах, где разразилось стихийное бедствие, при проведении разведки в экстремальных условиях (например, во время экспедиции на другие планеты), а также для ведения военных действий. И, как это ни странно, автоматы, не обладающие полной автономией, а действующие в тесном контакте с оператором-человеком, в этих ситуациях оказываются предпочтительнее.

Объясняется это тем, что автономный андроид должен обладать достаточно сложным и массивным "мозговым центром", а также множеством сенсоров. Все это делает его более уязвимым — малейшая поломка в "мозге" робота делает его поведение практически непредсказуемым. Кроме того, как известно, сложному компьютеру требуется и сложное ПО, которое также куда чаще дает сбои в работе. И, наконец, существует опастность "взлома" и перепрограммирования автономного механизма — и противостоять этому, если оператор не контролирует своего "подопечного" в режиме реального времени, практически невозможно.

Именно поэтому частично автономный робот в ряде случаев и оказывается куда более выгодным. Однако возникает вопрос — как сделать так, чтобы оператор мог подавать ему достаточно сложные команды? И вот недавно специалисты из Университета Бар-Илана (Израиль) под общим руководством профессора Ори Коэна смогли предложить оригинальное решение этой проблемы. Они разработали устройство, позволяющее управлять поведением роботов при помощи, что называется, "силы мысли".

В основе этой разработки лежит один из методов медицинской диагностики, который называется функциональной магнитно-резонансной томографией (фМРТ). Он используется для того, чтобы по изменению характеристик магнитных полей поверхности головы уловить изменения тока крови в сосудах мозга, вызванные его нейронной активностью. Также при помощи фМРТ можно определить активность той или иной области мозга под влиянием различных внешних факторов.

Собственно говоря, уже неоднократно фМРТ использовали в экспериментах, позволяющих "читать мысли", то есть фиксировать изменения нейронной активности тогда, когда человеку показывали ту или иную картинку или говорили разные слова. Теперь же ученые решили попробывать установить "телепатическую" связь между роботом и его оператором. В поставленных ими экспериментах с помощью фМРТ отслеживался ток крови в отделе мозга, отвечающем за движения. В итоге израильский студент Тирош Шапиро, игравший роль оператора, представлял себе, что он движется, и его "подопечный" робот, получая сигналы от фМРТ-сканера, которые передавались по беспроводной связи, воспроизводил задуманные человеком движения.

Собственно говоря, задача у Шапиро сначала была очень простая — добиться того, чтобы находящийся в отдалении от него робот подошел как можно ближе. С ней робот справился достаточно быстро. После эксперимент усложнили — теперь андроиду нужно было гоняться за своим оператором, который перемещался по достаточно сложной траектории в пределах лаборатории. Эта часть опытов тоже прошла блестяще. На заключительном этапе робот должен был чередовать движения рук, ног и туловища при ходьбе. И вот тут возникли некоторые сложности.

Дело в том, что хотя информация с камеры, установленной в голове робота, сразу же передавалась оператору, и он таким образом мог все контролировать, однако некоторые движения робот выполнял все-таки с задержкой. При анализе хода эксперимента обнаружилось, что здесь было виновато ПО андроида — дело в том, что определение движения "мозговым центром" робота всегда происходило некоторое время спустя после того, как оператор начинал думать о нем. Однако с этой проблемой разобрались быстро — в контрольных опытах Шапиро начинал думать о желаемом движении с некоторым упреждением. И тогда робот выполнял все вовремя.

Кроме того, было замечено, что, как это ни странно, эффективному взаимодействию мешало то, что робот был намного ниже оператора — последний был среднего человеческого роста, а вот высота робота составляла всего 80 сантиметров. Серия расчетов показала, что робот становится более управляем, если его рост такой же, как и у оператора. Поэтому сейчас исследователи хотят повторить эксперименты с андроидом KAWADA HRP-4, который достигает в высоту одного метра семидесяти сантиметров.

Итак, данная методика, которая весьма напоминает "Диаду"(способ взаимодействия робота и человека, описанный Дэниелом Уилсоном в фантастическом романе "Robopocalypse", в русском переводе — "Роботы Апокалипсиса"), был успешно опробован. Экспериментаторы отметили, что поскольку реакция у клеток мозга значительно быстрее, чем у пальцев рук, да и доступная сложность движений, реализуемых под таким управлением, потенциально гораздо выше, то теперь операторы могут заставить роботов выполнять движения практически любой сложности. А это открывает новые перспективы как для телеуправляемых роботов, так и для БПЛА и ряда военных приложений.

Читайте также: Роботов научили "чувству кворума"

Кстати, совсем недавно американское агенство DARPA заявило об интересе к таким "аватароподобным" системам управления гуманоидных боевых роботов, способных применять стрелковое оружие. Поэтому не исключено, что достижение израильских инженеров вскоре сможет привлечь внимание Пентагона. И если это произойдет, то со временем из армий ведущих стран мира начнут исчезать люди как непосредственные участники военных действий. Воевать друг с другом будут роботы, а операторы издалека, находясь в безопасной зоне — управлять ими посредством "телепатии"…

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"