Правда или вымысел: роботы в Horizon Zero Dawn с точки зрения науки

По мнению авторов Horizon Zero Dawn, наше будущее ужасно. Разруха, траволечение, матриархат, люди опять ютятся в пещерах, а роботы доминируют на Земле. От махин размером с дом до букашек на микросхемах — все не только напоминают животных, но и ведут себя соответственно. Казалось бы, ещё одна фантазия на тему «пластмассовый мир победил», обыгранная не раз и в «Терминаторе», и в «Призраке в доспехах», и даже в мультсериале «Футурама». Но взгляните на успехи современной робототехники — так ли невероятны картины Horizon и далеко ли ушла Guerrilla Games от реальности?

Как они выглядят

На лугу пасётся стадо стальных буйволов Broadhead, в лесной чаще мелькает силуэт кибернетической пантеры Stalker, под облаками парят бионические ястребы Stormbird. Скажете, футуристические технологии Horizon недостижимы в нынешних реалиях? Однако инженеры Boston Dynamics на этом, простите за каламбур, собаку съели. Ведь их четвероногая животина по имени BigDog, разработанная для американской армии в 2005-м, умела ходить и бегать по пересечённой местности, следовать за человеком, а также переносить грузы до 150 кг. Прикрепите рога — и вот вам прадедушка буйвола из творения Guerrilla Games. Приделайте гибкую шею — получите миниатюрную версию жирафа-великана из понятно какой игры.

Наработки BigDog помогли спроектировать в 2012-м кибернетического гепарда, развивающего скорость до 45 км/ч. И пускай он быстрее Усейна Болта, сбежать из лаборатории ему не удалось: питание подавалось от стационарной гидравлической установки. В 2013-м Boston Dynamics представила автономного сородича Cheetah — спринтера WildCat, галопирующего по открытой местности со скоростью до 25 км/ч. Прыжки и резкий переход от ходьбы к бегу? Об этом годом позже позаботился Массачусетский технологический институт, спроектировавший анатомически правильного робота-гепарда. Как тут не вспомнить о стальных пантерах из Horizon?

И если американские конструкторы вдохновлялись семейством кошачьих, то их южнокорейские коллеги из института KAIST брали равнение на динозавров. Так в 2014-м появился трёхкилограммовый малыш Raptor, копирующий биомеханику велоцираптора. Двери открывать не умеет, но бегает не менее шустро, чем кибер-рапторы Guerilla Games.

Пока корейцы ставили спринтерские рекорды, европейские инженеры устремили взоры в небо: немецкая лаборатория Festo отправила в полет электрическую чайку Smartbird, а нидерландская компания Clear Flight Solutions — сокола и орла. Правда, современным искусственным птицам далеко до автономных стервятников и ястребов из Horizon — речь пока о дистанционном управлении.

Как они действуют

Кого природа не обидела, тот признает, что в 99 случаях из 100 она мудрее инженеров. Вот почему те берут от жизни немало полезного. Но иногда робототехника, наоборот, помогает лучше понять живые организмы — как, например, робот-стрекоза немецкой компании Festo помог биологам досконально изучить механизм полёта этого насекомого. Как оно зависает в воздухе, набирает скорость и маневрирует, не говоря уже о том, что по итогам эксперимента получился отличный дрон со сложной системой ориентирования в пространстве. Хоть на войну, хоть пиццу по домам развози.

Другая тварь на батарейках, прозванная «Плевроботом», умеет как ходить, так и плавать, а заодно имитирует нервную систему саламандры — одного из древнейших земноводных на планете. Нейробиологи, глядя на это чудо, потирают руки — чем не повод проверить принципы движения животных при помощи электронных схем? Подобных примеров — завились, но чтобы не спамить сухофактами, скажем проще. Опираясь на живой пример, роботы умеют экономить и фокусировать энергию, используют бинокулярное зрение, симметричную локомоцию и даже имитируют сухожилия пружинами — очень полезная штука, которую часто замечаешь в лапах робозверей.

Анатомия — не предел. Обратите внимание, что разработчики Horizon Zero Dawn привили монстрам ещё и групповое поведение. Способны ли на него настоящие роботы? Ещё бы! Как взаимодействуют пчёлы в улье, птицы в стае или рыбы в косяке, точно так же обмениваются сигналами малыши из металла и пластика.

Однако возникает вопрос: каков практический смысл? Представьте, что вам надо собрать данные о большой площади или исследовать что-нибудь полое изнутри. Запускаете туда сотню-другую букашек с копеечными сенсорами — каждый снимает свой участок мозаики, а затем информация суммируется компьютером. Сами-то участники роя одноклеточны, примитивны, но сообща делают большое дело. Прямо как школьники на субботнике.

Как они развиваются

Добыча Элой, героини экшена Guerrilla Games — не просто стадо жестянок. Потому что машины создали во вселенной игры устойчивую экосистему, и таким макаром потеснили человечество. Чего же не хватает настоящим роботам для аналогичного результата? Во-первых, интеллекта, позволяющего принимать решения с далеко идущими последствиями, а, во-вторых — нужна сборка себе подобных, которая обходится без соответствующей программы. Сознание необходимо, короче. А раз так — знакомьтесь: этого пиноккио с красными бровями зовут iCub.

И у него есть сознание — правда, на уровне двухлетнего ребёнка. Фокус в том, что его не программировали катить круглое и мять мягкое, но обучили этому. В голове iCub вообще нет готовых решений — все данные он получает за счет общения с людьми и корректирует их в зависимости от реакции тренера. Например, ему говорят, что просили поднять красный мячик, а не синий — так робот учится отличать цвета. До убийства всех человеков пацану далеко, но он самостоятельно определяет форму и другие свойства предметов, способен на примитивные манипуляции и ответы по смыслу. Чёрные накладки на конечностях и туловище — это не модный прикид, а сенсоры вроде тачскринов, благодаря которым iCub учится некоторым действиям или реакции на прикосновение.

Инженеры давно видят в движении основу основ, ведь что мы выполняем походя, рефлекторно, то роботу даётся по итогу вычислений. Как если бы во время ходьбы, зевоты или просто вдоха вы сознательно контролировали каждую мышцу, участвующую в процессе — задача явно тяжелее, чем пройти Dark Souls без смертей. Машина задействует кучу сенсоров для равновесия, моторики конечностей, распознавания препятствий. Не случайно первый опыт по воспитанию в гаджетах разумного, доброго, вечного выглядел так: чудо техники конца 60-х, комод с глазами по имени Shakey колесил по незнакомой комнате и осваивался в ней, словно котейка на лужайке. Сегодня тот же принцип применяют для обучения нейросетей. С той лишь разницей, что нейросеть работает точь-в-точь, как мозг живого существа — отсюда и её название. Сейчас эта козявка учится ходить, а через год-два станет видеоблогером, проголосует на выборах и оформит ипотеку.

Другой камень преткновения, кроме разума, — самосборка. И тут довольно сложная проблема: люди размножаются не потому, что очень хочется, но в силу законов природы, а как затеять аналогичный аттракцион для роботов? Очевидное решение — запрограммировать их, как манипулятор на конвейере, выпускающем автомобили. Но собирать машины по схеме неспортивно — пропадает чистота эксперимента, никакой вам эволюции.

К счастью, подражание матушке-природе не загнало в тупик учёных из цюрихского Института робототехники и интеллектуальных систем. Представьте себе большую машину — «мать», — собирающую из кубиков с моторчиками устройства попроще. Затем, глядя на потуги роботических уродцев, мать сама принимает решение, кому жить, а кого в утиль. Абстрактные вердикты в духе «тварь я дрожащая или право имею» принимаются с оглядкой на конкретные параметры вроде скорости передвижения «ребёнка», его устойчивости или энергоэффективности. Ещё не естественный отбор, но уже что-то такое, от чего на лбу проступает испарина.

На чём они работают

Horizon Zero Dawn неохотно раскрывает тему батареек, питающих виртуальную машинерию, тогда как для реальных инженеров это ещё та головная боль. Пока роботы не научились хлестать алкоголь, как Бендер Родригес из «Футурамы», конструкторы исхитряются кто во что горазд. От классики жанра — литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов вроде тех, что стоят в каждом гаджете, — до солнечных панелей марсохода «Оппортьюнити». Да, они трёхслойные и высокотехнологичные. Однако КПД таких устройств всё равно до обидного низок — на скорости несколько метров в час шестиколёсный покоритель Марса далеко не уедет. Единственный плюс — не надо менять батарейки.

Чем машина сложнее, чем больше у неё степеней свободы, тем активнее она потребляет энергию. Но с карманными реакторами на уране-238 пока туго, поэтому даже гиганты роботостроения ограничены фактором ампер-часов. Так, смекалистый робозверь LittleDog, созданный в Boston Dynamics, работает от литий-полимерного аккумулятора, которого хватает от силы на 30 минут. А последняя разработка компании, колёсный исследователь Handle, может проехать на одном заряде до 15 миль. То есть о беспечном разгуле механической жизни, какой она показана в Horizon, сейчас и речи нет.

Мы понимаем, какую реакцию вызывает фраза «британский учёные изобрели…», однако именно исследователи из Биоэнергетического центра Бристоля активно продвигают в качестве топлива для роботов самую обычную мочу. Уж этого-то добра валом — почему бы не применить его с пользой? Топливный элемент англичан устроен банально: катодная и анодная камеры разделены мембраной, пропускающей ионы только в одну сторону. Вот почему с полевыми испытаниями не возникло проблем. Но только представьте себе будущее, где машины увешаны баками с уриной, а каждый человек на Земле гордится своим вкладом в дело робототехники.

Как они нас пугают

Механизмы не только подражают животным, как в Horizon Zero Dawn или лабораториях Boston Dynamics, но порой и выглядят точь-в-точь как они. Копии бывают настолько удачны, что сами звери воспринимают их за сородичей — и так учёные могут наблюдать за дикой природой. Без хитро замаскированного оператора, месяцами ловящего хороший кадр — за человека данные собирает робот-выдра или робот-ленивец. Но трюк, вводящий в заблуждение животных, мы раскрываем без труда: по пластике, небрежно наклеенному меху, объективам вместо зрачков определяем — перед нами механизм.

В андроидах мы тоже без труда распознаём фальшивку — тут стоит добавить «пока что распознаём». Если реплики зверей вызывают положительные эмоции, то копирование человека, наоборот, резкое неприятие. Вот почему робототехники, занятые в производстве «умных» устройств вроде того же iCub, избегают делать их слишком похожими на нас, хотя и имеют такую возможность.

Это связано с эффектом зловещей долины: чем больше похож на нас механизм, тем большее отвращение мы испытываем при контакте с ним. Причём это касается не только внешности, но ещё и движений или голоса. Так что вариантов тут два — либо делать обтекаемых болванов с пластиком вместо кожи, либо Бишопа из «Чужих», чтобы комар носа не подточил. Психология, бессердечная ты наука.

Как они захватят мир

Посмотрите на конечности современных роботов: напоминают руку T-800 из фильма «Терминатор», не так ли? С виду опасная железка: сдавит — сломает кости. Но на деле эти манипуляторы безвредны для человека, а их силы хватает разве что на поднятие со стола мячика или нажатие кнопки. Российский робот «Фёдор» сверлит дыры и водит машину — тоже ничего сверхъестественного (да, хочется пошутить про УАЗ без гидрача). Зато самые мощные механизмы вряд ли ассоциируются с чем-то, что сознательно навредит людям: они всего-то поднимают тяжести, прессуют и варят металл, собирают сложные конструкции. Ведь никто в здравом уме не станет совать голову под включённый манипулятор, монтирующий кузова «Мерседесов» на заводе?

Краеугольный камень робототехники, безопасность, прорабатывается от и до — Айзек Азимов с его тремя законами и рядом не стоял. Даже нашумевший сериал «Мир Дикого запада» подаёт ситуацию в несколько упрощённом ключе. Реальность же диктует разработчикам более строгие условия. Например, робот-гид REEM из Барселоны сделан так, чтобы вызывать симпатию: может сказать «привет!», помахать прохожим рукой, проследить за вами глазами. С другой стороны, вблизи людей он замирает, а вся связь с ним осуществляется при помощи голоса или монитора с тачскрином. Когда на тебе виснут дети, распускать клешни нельзя.

Тогда как быть с военными роботами? Насколько они умны сейчас — это тайна за семью печатями, о которой знают лишь сотрудники агентств вроде DARPA. По открытой информации, вооружённые дроны управляются дистанционно, «умные» андроиды, такие как REEM, iCub и японский Asimo, не применяются в боевых действиях, а машины Boston Dynamics предназначены для поисково-спасательных операций или переноски грузов. Но кое в чём разработчики из Guerrilla Games правы: если в будущем случится восстание машин, то робозвери, как самые сложные устройства из действующих на Земле, сыграют в нём не последнюю роль.

Источник

ТОП НОВОСТЕЙ ИГРОВОЙ ИНДУСТРИИ