Dit weekend vond in een arena vol fans en concurrenten een nogal ongewone voetbalwedstrijd plaats. De spelers op het veld van 9 bij 6 meter liepen, passeerden, vielen en scoorden zelfs een paar doelpunten. Nee, dit waren niet de kleuterschoolkampioenschappen - het was de 21e RoboCup, de internationale competitie die robotvoetbalteams van universiteiten over de hele wereld tegen elkaar plaatst.
gerelateerde inhoud
- Gooooal! Twee technologieën concurreren om zinvolle voetbaldoelen
Er waren verschillende hoogtepunten voor 2017, waaronder de Rhoban Football Club van de Universiteit van Bordeaux en het Polytechnisch Instituut van Bordeaux, winnaars van "Best Humanoid", de Universiteit van Bonn en medewerkers van het Duitse onderzoekscentrum voor kunstmatige intelligentie en de universiteit van Bremen.
Dit jaar landde RoboCup terug in Nagoya, Japan, de locatie van de eerste wedstrijd. Het evenement is sindsdien in omvang en reikwijdte gegroeid - het biedt nu 15 competities met verschillende soorten robots, waaronder op maat gemaakte, kant-en-klare en zelfs enkele die volledig virtueel zijn. Maar voetbal, vooral met humanoïde robots, is de belangrijkste van hen.
"Voetbal is een zeer goed onderzoeksdoel, omdat iedereen van voetbal weet", zegt Itsuki Noda, huidige president van RoboCup. "En ook, voetbal zelf is een zeer complexe en intelligente game, zelfs voor mensen."
Oprichters Minoru Asada, Yasuo Kuniyoshi en Hioaki Kitano schetsten het oorspronkelijke doel van het project: de competitie aansturen op de bouw van een team van robotvoetbalspelers die de menselijke wereldkampioenschappen tegen 2050 kunnen verslaan. heeft de inzet geleidelijk opgevoerd, om de paar jaar nieuwe competities geïntroduceerd en de regels en het spelontwerp gewijzigd om concurrenten naar nieuw terrein te duwen.
"Een van de grote waarden van RoboCup is dat het veel verschillende AI-uitdagingen integreert in één systeem", zegt Peter Stone, professor computerwetenschappen aan de Universiteit van Texas, die daar de RoboCup-teams runt. “Het is niet goed genoeg om een robot te hebben die snel kan lopen; het is nutteloos als het niet, met een hoge betrouwbaarheid, kan zien waar de bal is, en uitzoeken waar hij zich op het veld bevindt, en coördineert met zijn teamgenoten. "
Vorig jaar werden enkele belangrijke regelwijzigingen doorgevoerd - vooral een verandering van een feloranje naar een normale voetbal - en teams reageerden door de computervisie van hun inzendingen te verbeteren. Het team van Texas werd tweede in de 2016 Standard Platform-competitie, zegt Stone, grotendeels vanwege het succes van hun baldetectiesysteem. De standaardplatformwedstrijd vereist dat teams dezelfde hardware gebruiken, dus software is wat een winnend robotteam maakt in dit evenement.
De UT Austin Villa-robots in de "Standard Platform League" (wat betekent dat alle teams dezelfde hardware gebruiken) op Robocup 2017. (Courtesy University of Texas in Austin) Naast het standaardplatform kunnen concurrenten deelnemen aan humanoïde competities met drie verschillende maten speciaal gebouwde humanoïde robots, variërend van ongeveer 16 inch hoog (gewonnen door Rhoban uit Bordeaux) tot volledige menselijke maat (gewonnen door de Universiteit van Bonn). Competities van wielenrobots zijn kleine (7 inch diameter, gewonnen door Seer Robotics, een Chinees bedrijf met studenten uit Peking en Zhejiang) of medium (vierkant, ongeveer 20 inch aan een zijde, gewonnen door de Beijing Information Science and Technology University), en hebben minder vormbeperkingen.
In tegenstelling tot BattleBots en andere vergelijkbare competities, zijn alle robots in RoboCup autonoom - de teams zetten ze op het veld en geven de controle over aan de software die ze hebben geprogrammeerd, die niet alleen de individuele robots moet draaien, maar ze ook coördineren als een team. De bots moeten zelf en als team beslissingen nemen, legt Stone uit. Het is bijvoorbeeld belangrijk voor een robot om te weten waar hij zich bevindt ten opzichte van het veld, het doel, de bal en de andere robots. Maar het kan die informatie op verschillende manieren verzamelen; het moet zijn eigen begrip in evenwicht brengen - ik nam vier stappen op deze manier, dus ik ben vier stappen verwijderd van de lijn - met visuele input en wat zijn teamgenoten van het veld waarnemen.
Een van de belangrijkste veranderingen in 2017 was de toevoeging van een gemengd team-uitdaging, zegt Joydeep Biswas, een voormalig lid van het enorm succesvolle robotica-team Carnegie Mellon, die een nieuw team bracht van de Universiteit van Massachussets-Amherst waar hij momenteel is een universitair docent informatica. In de mixed-team-uitdaging werden teams aan elkaar gekoppeld zonder voorafgaande kennisgeving van wie hun teamgenoten zouden zijn.
Dit heeft directe implicaties voor echte robotica. "Naarmate we verder gaan, kunnen we niet verwachten dat alle robots door dezelfde persoon of groep worden gemaakt, " zegt Biswas. "AI en software moeten slim genoeg zijn om met teamleden te spelen die ze niet zelf hebben geprogrammeerd." Dit weekend wees Biswas op verschillende nieuwe technische innovaties die de concurrentie de afgelopen jaren vooruit hebben gestuwd, waaronder veranderingen in hoe de robots "trappen" en de manier waarop ze plannen.
Ook nieuw in 2017 was de competitie, met binnenlandse robots die taken proberen te voltooien, zoals het ophalen van flessen en het openen van gordijnen. Maar deze hadden nog steeds een secundair gevoel voor de voetbalbots.
Kijkend naar de humanoïde voetbalcompetitie, is het duidelijk dat de robots een weg te gaan hebben. Ze lijken vaak in slow motion te bewegen. Ze waggelen onhandig en worden gemakkelijk omgedraaid. Maar er is echte vooruitgang gaande. Tegenwoordig speelt het winnende middelgrote voetbalteam een tentoonstellingswedstrijd tegen de menselijke beheerders die de competitie leiden. Terwijl de mensen meestal hun weg vinden met de robots, slagen de robots er de laatste tijd in om enkele schoten te blokkeren en een paar passen van zichzelf te krijgen, hoewel ze verre van succesvolle overtredingen zijn.
Maar het is geen farce. Roboticisten kunnen echte lessen en praktische kennis uit deze game weghalen. Stone vergelijkt het met een grote uitdaging, zoals de ruimtewedstrijd of Deep Blue, de schaakcomputer. Om een belangrijk doel te bereiken dat zelf weinig praktische relevantie heeft, is veel technologie vereist die op veel andere gebieden kan worden toegepast. Om te voetballen moeten de robots hun omgeving waarnemen, een plan of strategie ontwikkelen en vervolgens een actie uitvoeren, zoals rennen, passen of schieten.
De gemengde teamuitdaging, zegt Biswas, is een cruciale stap om robots van de ene fabrikant te laten werken met robots van een andere. En misschien wel het belangrijkste, voetbal is een spel dat realtime creativiteit vereist - iets dat gemakkelijk is voor mensen en heel moeilijk voor robots. Door dat probleem op te lossen, zullen robots nuttiger worden in real-life situaties, waar robots moeten reageren op veranderende omstandigheden en vrijwel oneindige scenario's. En dat doen met humanoïde robots heeft een bijzonder voordeel.
"In de nabije toekomst moeten we samenwerken met robots", zegt Noda. “Mensen begrijpen elkaar door het gezicht, gedrag, handbewegingen, enzovoort te zien. Vorm is dus erg belangrijk voor communicatie en interactie. ”
Noot van de redactie: dit artikel verklaarde oorspronkelijk dat RoboCup zich in zijn 20ste jaar bevindt. De concurrentie is in feite zijn 21ste jaar. Smithsonian.com betreurt de fout.
