Shakey — первый автономный мобильный робот¶

Shakey — первый в мире автономный мобильный робот, созданный в Исследовательском центре искусственного интеллекта Стэнфордского исследовательского института (SRI International) в период с 1966 по 1972 год. Робот был разработан под руководством Чарльза Розена и Нильса Нильссона и стал первой машиной, которая могла воспринимать окружающую среду, планировать свои действия и выполнять задачи без дистанционного управления человеком.

¶История создания

Проект Shakey начался в 1966 году при финансовой поддержке Агентства перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA). Название робот получил из-за своей характерной походки: при движении его корпус заметно покачивался, что объяснялось несовершенством механики и алгоритмов управления.

Основная цель проекта заключалась в объединении аппаратного обеспечения, программного обеспечения и методов искусственного интеллекта для создания машины, способной действовать в реальном мире. Над проектом работала команда, включавшая таких исследователей, как Нильс Нильссон, Питер Харт, Бертрам Рафаэль и другие. Результаты работы были представлены в 1972 году в отчёте «Application of Intelligent Automata to Reconnaissance», а в 1984 году вышел документальный фильм «Shakey the Robot», демонстрирующий возможности машины.

¶Устройство и технические характеристики

Shakey представлял собой колесную платформу высотой около 2 метров, оснащённую телевизионной камерой, лазерным дальномером и датчиками касания. Вычислительная мощность робота была крайне ограниченной: управление осуществлялось через радиоканал с использованием мейнфрейма SDS-940, который обрабатывал данные и принимал решения. Связь с компьютером происходила по радиомодему, что делало робота зависимым от внешней вычислительной инфраструктуры.

В состав сенсорной системы входили:

• телевизионная камера для визуального восприятия;
• оптический дальномер для измерения расстояний;
• датчики столкновения на корпусе.

Робот передвигался со скоростью около 1,5 км/ч и мог выполнять элементарные манипуляции с объектами, используя простой захват.

¶Программное обеспечение и алгоритмы

Ключевым вкладом Shakey в развитие робототехники стало программное обеспечение. Робот использовал архитектуру STRIPS (Stanford Research Institute Problem Solver) — систему автоматического планирования, которая позволяла разбивать сложные задачи на последовательность простых действий. STRIPS стала основой для многих последующих систем планирования в искусственном интеллекте.

Программа также включала:

• модуль компьютерного зрения для распознавания геометрических фигур (кубов, пирамид, плоскостей);
• картографическую систему, строящую модель окружающего пространства;
• логический вывод на основе исчисления предикатов.

Shakey мог выполнять команды на ограниченном английском языке, например «передвиньте куб на платформу», самостоятельно разбивая задачу на подзадачи и обходя препятствия.

¶Значение и наследие

Проект Shakey оказал значительное влияние на развитие робототехники и искусственного интеллекта. Он впервые продемонстрировал возможность интеграции восприятия, планирования и исполнения действий в единой системе. Разработанные в рамках проекта алгоритмы и архитектурные решения (в частности, STRIPS) применялись в десятках последующих исследовательских проектов.

В 2004 году Shakey был включён в Зал славы роботов Университета Карнеги — Меллона, а в 2010 году журнал IEEE Spectrum назвал его одним из самых значимых роботов в истории. Оригинальный экземпляр робота хранится в экспозиции Музея компьютерной истории в Маунтин-Вью, Калифорния.

Несмотря на технические ограничения, Shakey заложил концептуальные основы для создания современных автономных мобильных роботов, включая беспилотные автомобили и роботов-курьеров. Его наследие прослеживается в архитектурах управления, применяемых в робототехнике по настоящее время.

¶Источники

• Nilsson, N. J. «Shakey the Robot». SRI International, 1984.
• Fikes, R. E., Nilsson, N. J. «STRIPS: A New Approach to the Application of Theorem Proving to Problem Solving». Artificial Intelligence, 1971.
• «Shakey the Robot: The First Robot to Embody Artificial Intelligence». Computer History Museum.
• Kuipers, B., et al. «Shakey: From Conception to History». AI Magazine, 2017.