От мусорщика до батрака: семейство роботов с мозгом Jetson

О встраиваемом компьютере Jetson Xavier мы рассказывали в колонке “МОЗГИ ДЛЯ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ РОБОТОВ“. Ну а сегодня мы можем рассказать о целом спектре робототехнических приложений этого «мозга». Начнем с самого что ни на есть низменного – с мусора. Проблема эта всеобщна. Тарифы на вывоз и переработку мусора привлекают пристальное внимание Федеральной антимонопольной службы. Отечественный фантаст Валентина Журавлева в рассказе «Мы пойдём мимо — и дальше», 1971, считала главной задачей цивилизации создание Большого Мусорного Ящика. В 4 эпизоде 11 сезона сериала Doctor Who, 2018, действие происходит в «мусорной галактике», на планете-свалке…

А ведь, как говорил Клод-Луи Бертолле, великий химик: «”Грязь” – это вещество не на своем месте». Ну а что нужно сделать для того, чтобы это вещество оказалось на своем месте? Его нужно сначала опознать, а потом перенести с того места, где оно находится, в то место, в котором оно должно быть. Из корзинки с мусором – в мусорный бак. А потом – в идеале – на переработку. Предварительно определив стекло к стеклу, алюминиевую банку к другим банкам, бумагу и картон к бумаге и картону…

В принципе – ничего сложного. Автор в детстве застал кружащих по дачным поселкам старьевщиков на лошадях, которые обменивали металлолом на игрушечный пистолет-«пугач» с пробками… Одна из самых древних и неквалифицированных профессий. А вот мусороперерабатывающие заводы весьма дороги и не очень-то эффективны. Почему? Почему технологический комплекс уступает по эффективности сортировки мусорщику на телеге? Дело тут в «парадоксе Моравека».

Занятное явление, состоящее в том, что занятия, от века считавшиеся высокоинтеллектуальными, вроде решения задачек по сопротивлению материалов (десятилетиями служивших важнейшей вехой на пути к диплому инженера), элементарно обсчитываются ничтожными мощностями. А вот для того, что элементарно делает человек малограмотный, да и просто живое существо – распознает образы, ориентируется в пространстве – нужны вычислительные мощности просто гигантские. У нервных систем живого – фора, выданная сотнями миллионов лет эволюции…

Но прогресс технологий кремния и адаптация графических архитектур к задачам машинного обучения и робототехники (чему служат таки экосистемы, как RAPIDS) позволяют спрессовать в десятилетия, а то и годы целенаправленного технического прогресса то, на что у слепой садистки эволюции уходили миллионы веков. И один из результатов такого движения машин к разумности – робот-мусорщик Bin-E.  Работа его в быту показана в этом ролике, и очень проста – просто берешь и кидаешь любой предмет в приемный лоток интеллектуальной мусорной корзины, встроенной под столешницей.

Рекламируют Bin-E, довольно издевательски пародируя призыв известного политика сделать некую страну снова великой…
Рекламируют Bin-E, довольно издевательски пародируя призыв известного политика сделать некую страну снова великой…

А дальше – дальше брошенный предмет сам собой оказывается на подобающем ему месте, в нужном отделении мусорного лотка. Обещают, что это поможет (при соблюдении технологической дисциплины на всех звеньях переработки) повысить долю переработки мусора с нынешних 10% (в развитых странах) до 90%. Но для решения этой – простой с виду задачи – процессор Jetson, имея 9 млрд. транзисторов, развивает производительность 30 TOPS. Вспомним, что Apollo к Луне водил компьютер, у которого цикл записи в ОЗУ составлял 11,72 мкс… Такое вот соотношение сложности задач небесной механики и сортировки мусора.

Ну и вот еще применение, с которым в отечественной логистике успешно справляются не слишком грамотные гастарбайтеры – взять из ящика или контейнера разнообразные предметы, наваленные туда в произвольном порядке, и разместить их в положенных местах. На человека тут работает специализация его wetware, отработанная эволюцией за десятки миллионов лет древесной жизни (неуспешных, не умеющих аккуратно определять положение и надежность веток, и точно хвататься за них, эволюция вместе с законом всемирного притяжения возвращала на землю, изымая их гены из дальнейшей отработки образца).

А вот инженерам мюнхенской фирмы Roboception GmbH понадобилась мощь современных процессоров для того, чтобы в сотрудничестве с известным производителем промышленных роботов KUKA (тем, чьи машины играют и в теннис и на ксилофоне), создать системы технического зрения  KUKA _3D Perception. Это – коробочка с разнесенными для стереоэффекта видеокамерами высокого разрешения и процессором с окружением. Она соответствует классу защиты IP 54 (то есть – защищена от пыли и водяных брызг), работает при температуре до 50 градусов Цельсия.Все операции осуществляются внутри нее, как показано в ролике. Камера кружит вокруг объекта – прорисовывая его форму и размещение в окружающем мире.

Вот так выглядит интегрированный видеосенсор KUKA _3D Perception – вся обработка сигналов происходит именно в этой коробочке
Вот так выглядит интегрированный видеосенсор KUKA _3D Perception – вся обработка сигналов происходит именно в этой коробочке

Для реальных применений система технического зрения (доступны два варианта стереобазы – 65 мм, примерно как человеческое зрение, и 130 мм) крепится, например, на конце промышленного манипулятора. Сообщая ему – с точностью до миллиметра – данные о положении и пространственной ориентации каждого из объектов произвольной формы. Это позволяет, например, роботу KUKA брать вакуумным манипулятором детали на производстве или упаковки на складе, и помещать их хоть на автоматическую линию для обработки, хоть в поддоны для транспортировки потребителю.

Безошибочно и неустанно, 24 часа в день и семь дней в неделю. С минимальными остановками на регламентное техобслуживание. Повышая отдачу от производственного и складского оборудования, зданий и сооружений. Ну, вот на этом видео мы можем посмотреть, как робот KUKA с системой технического зрения KUKA _3D Perception вакуумным захватом нежно подхватывает и перемещает яблоки из ящика в поддон, опознает и набирает различные предметы со стеллажей… Простые задачи – но потребовавшие колоссальной вычислительной мощности на «преодоление» парадокса Моравека!

Но – этого преодоления достаточно было добиться один раз. Теперь умные машины всегда смогут  сортировать мусор, трудиться батраками в сельском хозяйстве и подсобниками в цехах и на складах. Человек от такой необходимости избавлен – отныне и вовек… (Любителям поплакать о технологиях, делающих человека ненужным, можно задать простой вопрос – претендуют ли они лично на работу батрака или мусорщика, мечтают ли о таком будущем для детей?)