Iepazīsties ar NAO – robotiem, kas izglīto studentus Transporta un sakaru institūtā  (1)

NAO robotu radīja franču uzņēmums "Aldebaran Robotics" 2008. gadā. Šobrīd kompānijas nosaukums ir "SoftBank Robotics", jo tas ir daļa no japāņu lieluzņēmuma "SoftBank", un ražo jau sesto NAO paaudzi. Radīts ar mērķi, lai komunicētu ar cilvēkiem, mūsdienās NAO ir goda vietā humanoīdo robotu starpā. Kopumā šobrīd vairāk nekā 13 tūkstoši NAO robotu tiek aktīvi izmantoti vairāk nekā 70 pasaules valstīs. NAO "strādā" augstskolās, skolās, slimnīcās, senioru aprūpes centros, viesnīcās un citos uzņēmumos, kur var noderēt atraktīvs un aizraujošs kompanjons – kāds, kas var sniegt vajadzīgo informāciju un atbildēt uz vienkāršiem jautājumiem. Ražotāju komanda ir pārliecināta, ka robotizēts kompanjons lieti noderēs sabiedrībā, kas arvien vairāk noveco. Covid-19 pandēmijas laikā NAO un viņa "radinieks" robots "Pepper" arī palīdzēja dažās veselības aprūpes iestādēs, konsultējot pacientus un atgādinot viņiem par pareizu masku lietošanu un sociālās distances ievērošanu.

Vairākums cilvēku labprāt komunicē ar NAO, kurš ir diezgan mazs (58 centimetri un tikai četri kilogrami) un draudzīgs. NAO ir ļoti atraktīva "seja", ja vien neaizdomājies par to, ka viņš uz tevi "skatās" ar kamerām pierē un mutē, bet klausās ar četriem mikrofoniem, kuri pēdējā versijā pat neatrodas uz "ausīm", bet gan galvas priekšpusē un aizmugurē. Turklāt, NAO runā ar "ausīm", kur viņam ir iebūvēti skaļruņi. Savukārt, acis NAO izmanto kā dažādu režīmu indikatoru, tās iedegas dažādās krāsās atkarībā no režīma un tā, kādu krāsu šim režīmam ir piešķīris programmētājs. Piemēram, TSI NAO acis iedegās zilā krāsā, kad tas ir aktīvs un mēģina sadzirdēt cilvēka komandas.

NAO ir diezgan veikls, tas ar rokām aizsedz galvu kritiena brīdī, gluži kā cilvēks, kā arī var pēc tam pats piecelties. Robotam ir 25 "brīvības pakāpes" jeb 25 motori un 25 locītavas. Vēl tam kopumā ir 15 sensori. Patstāvīgi orientēties apkārtējā vidē NAO palīdz četri ultraskaņas un septiņi skārienjutīgi sensori, kas atrodas uz galvas, rokām un kājām. Iebūvētais trīsasu akselerometrs un žiroskops robota kustības padara apzinātākas un dabiskākas.

Brīdī, kad NAO ir neaktīvajā režīmā un gaida cilvēka komandas, tas nepaliek sastindzis. Rodas iespaids, it kā viņš mīņātos no vienas kājas uz otru. Šādā veidā NAO koriģē savu pozu un saglabā līdzsvaru, kas nav tik vienkāršs uzdevums.

2010. gadā Expo izstādē Šanhajā 20 izveicīgu NAO robotu komanda izpildīja pasaulē pirmo sinhronizēto robotu deju.

NAO roboti ir arī pieredzējuši futbolisti, kaut gan šis sporta veids robotiem ir diezgan sarežģīts. Futbola turnīri ar NAO dalību notiek jau vairāk nekā 10 gadus. Tīmeklī var atrast veselu maču ierakstus, bet zemāk skatāmajā video ir īss apraksts par NAO spēju progresu futbolā.

Oficiāli tiek ziņots, ka NAO var uzturēt dialogu 20 dažādās valodās – angļu, franču, spāņu, vācu, krievu, arābu, zviedru, turku un vēl citās. TSI pētnieki un studenti komunicē ar NAO angļu valodā, jo šādi tas strādā vislabāk. Jādomā, ka franču valodā robots arī labi komunicē, ņemot vērā izcelsmes valsti. Latviešu valodas prasmju NAO diemžēl nav (kaut gan tas spēj sazināties lietuviski). TSI komanda pārbaudīja robota krievu valodas spējas. "Krieviski tas runā jocīgi, nezina, kā pareizi likt uzsvarus vārdiem. Robots krieviski nevar runāt tikpat pilnvērtīgi, kā angļu valodā. Grūti pateikt, cik labi tas runā pārējās robota spēju sarakstā iekļautajās valodās," dalās iespaidos TSI Robotikas laboratorijas inženieris Igors Ļaksa.

Ir iespējams iegādāties savu NAO. Igors Ļaksa saka, ka privātpersonām ražotājs piedāvā robotus par cenu, kas sākas no astoņiem tūkstošiem eiro, atkarībā no komplektācijas. Ir arī citi pārdevēji, kas piedāvā NAO bāzes komplektācijā par aptuveni 10 tūkstošiem eiro. Tomēr populārākais veids, kā tikt pie NAO – mācīties vai strādāt iestādē, kura darbojas ar šādiem robotiem.

TSI ir seši NAO roboti, un ar tiem pārsvarā darbojas programmas "Robotika" studenti.

"Robotu darbības principi ir līdzīgi gan autonomiem humanoīdiem robotiem, gan industriāliem robotiem. Strādājot ar NAO, studenti apgūst mehānikas, elektronikas, programmēšanas principus, un šīs zināšanas var pielietot darbā ar jebkādiem robotiem un citiem elektroniskajām ierīcēm, piemēram, ar viedās mājas ierīcēm. Darbā ar NAO nākas apgūt arī "Python" programmēšanas valodas pamatus. Šī valoda tiek izmantota arvien vairāk un drīzumā būs vienā līmenī ar C++, tāpēc arī var studentiem nākotnē noderēt," Igors Ļaksa uzskaita studentu iegūtas priekšrocības.

NAO funkcijas ļauj uz tā bāzes izveidot būtni ar mākslīgo intelektu vai vismaz tā elementiem. Augstāk minētajā piemērā ar futbola čempionātu NAO roboti rīkojas pilnīgi autonomi, paši pieņem lēmumus par savām darbībām atkarībā no savas lomas komandā un no komandas kopējās stratēģijas. Līdz ar to, strādājot ar NAO, TSI studenti iepazīst ne tikai robotikas, bet arī mākslīgā intelekta principus un var praksē pārbaudīt, cik labi tos ir sapratuši.

"Uzrakstīt kodu ir viena lieta. Pēc tam, ielādējot programmu robotā, saproti, ka kaut kas nedarbojas kā nākas, un sākas nopietns nākamais darba posms – robota iestatīšana. Tas ir vislabākais apmācības veids, kad pēc teorijas apgūšanas studentam iedod robotu, un tam jāiemāca runāt un kustēties," komentē Igors Ļaksa.

"Terminator" filmu sērijā mākslīgā intelekta (artificial intelligence – AI) sistēma "Skynet" iekaroja pasauli un gandrīz iznīcināja cilvēci. Fantastikas darbu autori sen brīdina mūs, ka spēlēties ar AI ir bīstami. Tā tas arī ir, tomēr šodienas roboti arī ar AI elementiem vēl nav drauds – tiem ir pārāk daudz ierobežojumu. Autonomiem robotiem, ieskaitot elektriskās automašīnas, viens no galvenajiem ierobežojumiem ir akumulatoru ietilpība.

Mazais NAO ir tiktāl gudrs, ciktāl prasmīgs ir robota programmētājs. Kaut TSI NAO spēlē futbolu ar sarkanu bumbu, tas nezina, ka tā ir bumba un kas vispār ir bumba. Robotam atmiņā ir dati par objektu noteiktā krāsā, formā un diametrā (ap 14 centimetriem). Ja tam trāpīsies ļoti liels tomāts vai līdzīga izmēra un krāsas kaste, kuru reiz robots ieraudzījis TSI laboratorijā, NAO to var "atpazīt" kā objektu, ar kuru var spēlēt futbolu. Protams, var uzlabot attēlu atpazīšanas algoritmus, bet tas ir ļoti smalks un laikietilpīgs darbs. Šobrīd AI var iemācīt pildīt praktiskus uzdevumus, bet vēl ir tālu līdz brīdim, kad robots sapratīs lietu būtību un viennozīmīgi atšķirs mazu bumbu no liela tomāta.

NAO var iegaumēt un atpazīt cilvēka seju – ar nosacījumu, ka ir pietiekami labs apgaismojums. Pats ieslēgt gaismu vai atvērt aizkarus robots neprot, tāpēc nav lielu problēmu, ja gribēsit palikt anonīms. Trokšņainā ballītē robots arī būs slikta kompānija – kad TSI komanda paņēma NAO līdzi uz izstādi "Skola", tur robots varēja tikai radīt animācijas un reaģēt uz pieskārieniem – viss darbs ar balss komandām un dialogu bija neiespējams, jo apkārt bija pārāk daudz fona trokšņa. Lai NAO stabili staigātu, tam vajag ļoti līdzenu, bet ne pārāk slidenu grīdu. Citiem vārdiem, NAO ir ļoti atkarīgs no apkārtējās vides.

Protams, eksistē arī veiklāki roboti. Tādus ražo pasaulslavens uzņēmums "Boston Dynamics". Gadu mijā tas bija publicējis video ar savu robotu deju, pēc kuras daudzi tīmekļa lietotāji ar humoru secināja, ka līdz cilvēces beigām ir palicis pavisam nedaudz.

Igors Ļaksa komentē, ka "Boston Dynamics" specializējas uz robotu mehānikas attīstību, un kustas tie tiešām fantastiski. Robotam vārdā "Atlas", kas redzams video, piemēram, ir ap 10 tūkstošiem (!) sensoru, kas padara robota kustības ļoti līdzīgas cilvēka kustībām, jo to "muskuļi" ļoti precīzi reaģē uz izmaiņām. Bet, ja skatāmies video uzmanīgi, tad neatradīsim pierādījumus, ka šī dejojošo robotu grupa jebkādā veidā komunicētu savā starpā. Inženieri tos ir ieprogrammējuši, nolikuši noteiktās vietās, un beigās ir sanācis tiešām fantastisks šovs. Tādas dejas radīšana noteikti ir prasījusi vairākus mēnešus smaga darba.

"Atcerieties, ka jūs redzat montāžas rezultātu. Mēs nezinām, cik mēģinājumu video autoriem bija, kamēr pietika veiksmīgu kadru, lai izdotos šis video," atgādina Igors. Tātad, inženieru un programmētāju darbs ir apbrīnojams, bet tikpat apbrīnojams ir arī montāžas meistaru darbs. Tam pašam "Atlas" ir cits video, kur beigās var redzēt, kā izskatās neveiksmīgi triku mēģinājumi.