В конце июня российская команда Starkit, состоящая из студентов МФТИ, победила в международном чемпионате по робофутболу. Портал InScience.News пообщался с участниками команды о том, как они готовились к соревнованиям, с какими сложностями столкнулись и что думают о перспективах робофутбола.
— Расскажите для начала про вашу команду. Сколько у вас человек? Есть ли у вас какое-нибудь распределение ролей в команде? Например, кто-то собирает роботов, кто-то придумывает стратегию на матч или в что-то в таком духе, или каждый делает всего понемногу?
Владимир Литвиненко:В нашей команде несколько неопределенное количество человек, потому что она по большей части состоит из студентов. Можно выделить костяк из 5–6 человек, который работает постоянно. По большей части мы стараемся распределять нагрузку между всеми членами так, чтобы каждый занимается своим делом. Но иногда приходиться всем вместе браться, например, за сборку роботов, чтобы ускорить процесс. К счастью, задач так много, что практически каждый может найти себе применение по желанию и способностям.
— Как вы пришли к робофутболу? Это ваш первый чемпионат или вы уже участвовали?
Илья Осокин: Робофутбол был основной целью создания команды в 2018 году. Большая часть усилий направлена как раз на этот вид соревнований, но помимо него есть и другие лиги. Мы участвовали в соревнованиях по спринту, марафону, прыжкам в длину, обходу препятствий, стрельбе из лука. В соревнованиях по футболу участвовали уже много раз, особенно в 2019 году, то есть до карантинных мер и закрытия границ. Мы соревновались в Иране, Корее, Австралии, Германии, России. В 2019 году заняли первое место в лиге Humanoid KidSize на RoboCup Азиатско-Тихоокеанского региона, который проходил в Бауманке.
— Расскажите немного про чемпионат Humanoid league. Какая у чемпионата история? Какие в нем правила? Сколько команд? Как принять участие?
Илья Рякин: Соревнования проводятся с 1996 года и собирают более 500 команд из 50 стран. В июне 1993 года группа исследователей из Японии решила организовать соревнования между роботами. Для проекта было выбрано название RoboCup (Robot World Cup Initiative). В сентябре 1993 года был разработан первый проект правил. Обсуждение организации таких соревнований и технических деталей проходили на различных конференциях, включая AAAI 1994 года, JSAI Symposium. На конференции IJCAI 1995 года, проходившей в Монреале, было объявлено о первом чемпионате по футболу между роботами в 1997 году, который должен был пройти вместе с конференцией IJCAI в Нагое. Цель соревнований — создать команду человекоподобных автономных роботов, которые смогут играть на равных против профессиональных футболистов. Робофутбол — отличная соревновательная платформа для разработки новых алгоритмов, написания научных статей и обучения. Сейчас студенческие соревнования проводятся с участием до четырех роботов в команде, а школьные — до двух.
— Чемпионат Humanoid league — единственный в своем роде? Насколько сейчас популярно направление робофутбола?
Илья Рякин: Humanoid league — часть глобального чемпионата RoboCup, в который входит много направлений, помимо гуманоидного робофутбола. Чемпионат проводится раз в год плюс региональные, например Robocup Asia Pacific. Также есть открытые соревнования, такие как Iran open и German open. Помимо RoboCup существует федерация FIRA. В ее соревнованиях гуманоидные роботы состязаются в таких видах спорта, как футбол, баскетбол, спринт, бег с препятствиями, марафон, прыжки в длину. Цель лиги — создать робота, который сможет участвовать во всех видах состязаний. Спроектировать универсального робота, иначе говоря. Данные соревнования покрывают огромный спектр робототехнических задач с использованием всего одного робота.
— На ваш взгляд, Humanoid league — это скорее техническое или спортивное состязание?
Владимир Литвиненко: На данный момент это соревнование больше технического характера, потому что многие команды-участники все еще сталкиваются с проблемами, которые не дают увидеть результат изменения стратегии. Робот может потерять свое местоположение на поле, не увидеть мяч, стоящий под ногами, или даже просто зависнуть. Создание максимально стабильной и устойчивой системы — решающий фактор для победы, но добавление спортивной нотки дает азарт. А заодно и более понятную и всеобъемлющую систему оценивания того, насколько одна команда лучше другой. Такая конкуренция сильно стимулирует развитие науки, чтобы когда-нибудь это техническое соревнование стало полноценным спортивным зрелищем.
— Как много времени уходит на подготовку роботов и программ? Вы занимаетесь этим параллельно с учебой?
Илья Осокин: Разработка ведется постоянно. К соревнованиям она становится более направленной на достижение роботами состояния, в котором они могут выполнить некоторую последовательность операций с предсказуемым результатом. Когда соревнований в ближайшем будущем нет, мы больше фокусируемся на исследовательской деятельности и образовании.
Когда команда только создавалась, в ней были несколько руководителей, давно закончивших институт, и много студентов с первого по пятый курсы. В этом году три члена команды закончили магистратуру МФТИ и поступают в аспирантуру, продолжая заниматься разработкой. На старших курсах учеба постепенно приближается к исследовательской деятельности. Если человек пишет диплом по генерации движений для удара робота по мячу, ему и самому сложно понять, учеба это или робофутбол.
— Как устроены ваши роботы?
Илья Рякин: За движение отвечают 20 сервомоторов, выполняющих роль суставов/мышц. Они расположены так, чтобы соответствовать упрощенной модели человека, делая движения похожими на человеческие. В качестве «мозга» используется портативный компьютер Intel NUC, расположенный в спине. Под компьютером располагается отсек с батареей, рассчитанной на 20 минут автономной игры. На голове у робота располагаются глаза — 2 индустриальные камеры Flir. В груди находятся гироскопы и акселерометры, позволяющие понимать роботу свою ориентацию в пространстве. Это позволяет ему осознать, например, что он упал. Связующие части робота сделаны из карбона, алюминия и пластика.
— Каким одним словом вы бы назвали причину победы вашей команды?
Егор Давыденко: Стереовидение.
— С какими основными сложностями вы столкнулись? Как удалось с ними справится?
Егор Давыденко: Соревнования в таком формате проходили в первый раз в истории лиги RoboCup. Это был сложный технический проект с привлечением большого количества участников. И во многих аспектах наша команда была первой. В результате мы, что называется, «первыми наступили на все грабли» — например, сначала столкнулись с множеством мелких технических проблем, не дающих запустить полноценную игру в виртуальном пространстве. Нам пришлось сначала потратить большое количество времени на отладку самой системы симуляции и только почти к самому финалу соревнований мы смогли запустить полноценную эффектную игру. Остальные участники шутили, что Starkit использовала хитрую тактическую уловку и специально сначала играла слабо, и только к финалу включилась на полную мощность.
— Роботы во время матча полностью автономные. Можете ли вы заранее придумать какую-нибудь тактику игры, которой будут придерживаться роботы?
Илья Осокин: Да, именно так это и происходит. Если формализовать поведение робота на поле, оно сведется к комплексу реакций на внешние условия, фактически конечному автомату с памятью. Команды занимаются тем, что анализируют возникающие игровые ситуации и задают такое поведение робота, которое позволит им повысить вероятность победы. В RoboCup есть лига, в которой команды соревнуются на одинаковых роботах. То есть там происходит практически чистое соревнование стратегий, локализации, зрения. В последнее время стратегия стала играть большую, чем раньше, роль и в соревнованиях гуманоидной лиги: роботы иранской команды MRL ходили быстрее, но за счет командной игры их удалось победить.
— В этом году соревнования проходили не как обычно. Насколько отличалась симуляция в виртуальном пространстве от игры на настоящем поле?
Егор Давыденко: Удивительно, но основные аспекты игры реального робота почти без модификаций запустились и на виртуальном. Поэтому можно сказать, что виртуальный формат хорошо отражал реальный мир. Так что мы смогли сосредоточиться на улучшениях верхнего уровня логики игры, используя готовые базовые вещи с реального робота. Было и важное и неприятное отличие — в реальной игре наш робот рекордсмен по дальности пинка мяча. Он может с середины поля забить в ворота. В симуляторе же трение мяча об поле оказалось заметно выше, и нашего робота пришлось отдельно учить более сильному пинку, который все равно уступал реальному. Но благодаря игре в пас и такого пинка нам хватило для победы!
— Кто был самым сложным соперником? Как вам удалось его обыграть?
Иван Хохлов: Самым сложным соперником была иранская команда. Мы встретились с ними в финале, и нам удалось одолеть их со счетом 2:1. Игра была очень напряженная, и победитель был неясен до последнего момента. Иранские роботы быстрее ходили, и их сила удара по мячу была больше. Но нам удалось выиграть благодаря более интеллектуальной игре. Наши роботы играли в пас, видели и обходили вражеских роботов. Также немаловажную роль сыграло то, что наши роботы весь матч не теряли локализацию и отлично видели мяч.
— В чем было преимущество ваших роботов, которое позволило победить соперников?
Иван Хохлов: Стереозрение и хорошая командная игра.
— Как вы считаете, робот сможет однажды победить живого человека на футбольном поле? Может ли вообще в будущем получиться так, что робофутбол станет популярнее обычного?
Иван Хохлов: Да, вполне сможет. По планам лиги это наступит в 2050 году. Смотря как быстро развиваются технологии, я убежден, что эти планы реальны. Но я сомневаюсь, что такой вид футбола станет популярнее человеческого. В человеческом спорте есть эмоции и ошибки. За этим интереснее наблюдать, чем за идеальными бездушными машинами.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
