Что является необходимым условием для массового внедрения робота? Бесспорно, это приспособление его конструкции и его поведения к реальному миру. Без этого умным машинам суждено будет оставаться такой же занятной игрушкой, какой был эолипил Герона Александрийского, да и прочие механические чудеса античной и средневековой техники.
Роботу предстоит работать не в идеальной, а в реальной среде, с всевозможными, но большей частью неприятными, сюрпризами. Робот сделан не из идеальных, а из вполне конкретных материалов –причем, материалов вполне конкретной прочности, обработанных по вполне конкретным технологиям со вполне конкретными допусками. И в процессе эксплуатации робота могут произойти самые нехорошие вещи.
Ну, на машинку может упасть что либо. (Робот-пылесос в паре с выданным на воспитание котом, будучи по отдельности дисциплинированными, ухитряются учинять погром удивительных масштабов…) Или схема управления прикажет приводам развить большую мощность, чем позволяет вынести конструкция (да, должны, конечно, быть схемы защиты, но и они имеют конечную надежность). Или просто, в процессе эксплуатации, наступит усталость металла или иного какого материала. Или он неизбежно изотрется, и уйдут размерные цепи…
Итог во всех случаях один. Мы получаем неработоспособный механизм. Который схема управления должна отключить. Хотя значительная, а то и большая часть его функциональности – сохранена. Живые существа так нерачительно с собой не поступают! Они адаптируются к своему состоянию – могут продолжать жизнедеятельность будучи больными и ранеными.
Ну, вот одна из «звезд» цифровой медиасферы – котенок Меркьюри. Крошечный слепой зверек весом в пяток унций попал под газонокосилку, и лишился передних лапок. Подобранный и выхоженный людьми, он сумел приспособиться к своим травмам. Научился стоять, балансируя на задних лапах, научился передвигаться прыжками, играть с коллегами… Как и подобает настоящему коту, Меркьюри ощущает себя хозяином в доме, спит на кровати и даже завел свою страничку в Мордокниге.
То есть – Меркьюри перепрошил собственную нейросеть, сумел заменить инстинктивно данные моторные навыки на те, которые соответствуют состоянию его тельца. Написал – а точнее, наработал – «софт», который позволяет приемлемо функционировать безнадежно покореженному «железу». Причем – именно покореженному – возможный протез для котенка относится к области будущего.
И такое поведение – не исключение, а норма. В стае бродячих собак очень часто оказываются шавки с оторванными лапами. И ничего, подолгу бродят в районе мусорных бачков. То есть, для животного приспособление к болезням и травмам – эволюционно выработанная норма. А теперь настала пора наделить такими способностями умные машины. Во всяком случае, такую задачу поставила себе команда робототехников из Университета Вайоминга, возглавляемая Джеффом Клюни (Jeff Clune).
Об их достижениях рассказывается в статье Beware the wounded robot: scientists develop machines that adapt to injury, опубликованной в The Guardian. Как можно понять, в основу использованного метода положен следующий алгоритм. Получивший повреждение робот начинает следовать древнему девизу γνῶθι σεαυτόν, некогда украшавшему храм Аполлона в Дельфах. Но познанием себя робот занимается отнюдь не в теологических или же сократически-философских целях. Нет, его самопознание сугубо в духе позитивных наук и абсолютно прагматично.
Получивший повреждение робот начинает с теории, он строит математическую модель себя самого, или, точнее, того, что от него осталось. Ну а дальше эта модель сопоставляется с аналогом интуитивно заданных форм поведения животного – моделью возможных действий полноценного робота. И из этого сопоставления вырабатываются адаптационные стратегии.
Ну а дальше робот приступает к экспериментам. Вспомним жутковатую сцену из «Солярис» Лема, где пилот Бертон наблюдает, как Океан играет с гигантской моделью младенца, запуская по очереди отдельные мышцы и их группы. Причем играет не из садизма, а в сугубо исследовательских целях… Робот с алгоритмом восстановления будет заниматься чем-то подобным – для стороннего наблюдателя это выглядит как смешное подергивание лапками… (Видео с роботом можно посмотреть здесь.)
Робот превращается – по словам разработчика Антуана Калли (Antoine Cully) – в исследователя. Подобно медикам героической эпохи, прививавшим себе болезни, он ставит эксперименты на самом себе. Проверяет, способен он двигаться так? Или, наоборот, этак? После каждого эксперимента он – если тот был удачен – идет дальше, или же – в случае неудачи – возвращается назад и пытается научиться другим путем.
Тут можно вспомнить старый фильм «Каин XVIII», где бродячие актеры, которым было запрещено ступать в город «хоть ногой», входили в него на руках, проявляя сметку и смекалку, и дурача верного букве приказа новобранца. Так и робот, лишенный возможности пользоваться задними конечностями, станет ходить на передних. Причем – этой возможности ему никто не программировал – он научится этому сам. Обычная байесовская оптимизация заменяет инстинкт.
Так что – робот-гексапод продолжает двигаться, несмотря на поломку пары лап. А манипулятор с вышедшими из строя моторами все равно сохраняет способность перемещать предметы. Этого он достигает благодаря своеобразному бихевиоризму. Отбрасывает малоуспешные виды поведения, и сосредотачивается на удачных.
И эти эксперименты – пока на игрушках – очень важны. Способность машин компенсировать поломки очень важна для их внедрения в практическую жизнь. И не надо воображать военных роботов-терминаторов – обычный грузчик на обычной почте в идеале должен разложить по местам все, что требуется, не задерживая отправки к получателям груза, а уж потом заняться собственным ремонтом или заменой.
Такая способность роботов очень важна с точки зрения экономики – делать надежно работающие машины из менее дорогих элементов и узлов, компенсируя возможные дефекты изменением образцов поведения. Поддерживать работоспособность, пока не подъедет робот сервисный с заменой или ремонтом… Все это крайне важно экономически!
И – означает старт еще одной из ветвей машинной эволюции – нужно только добавить способность наследования приобретенных признаков, и мы увидим в «мире машин» не только Дарвина, но и Ламарка с Лысенко…