«Мы занимаемся системами взаимодействия окружающей среды с вычислительными ресурсами»

Летом этого года в ИПУ была создана Лаборатория № 80 киберфизических систем. Заведующим лабораторией был избран Роман Валерьевич Мещеряков, доктор технических наук, профессор РАН, лауреат премии Правительства в сфере образования, почетный работник науки и техник Российской Федерации. Новое научное подразделение укомплектовано молодыми учеными, каждый из которых пришел в Институт со своими проектами.

Помимо новой лаборатории в Институте создается Центр интеллектуальных робототехнических систем, который также будет возглавлять Р.В. Мещеряков.

Мы встретились с сотрудниками новой лаборатории и попросили их рассказать о своих проектах и планах.

Ирина Татевосян: Какова цель создания лаборатории?

Роман Мещеряков: Цель создания лаборатории – работа над развитием теоретических основ киберфизических систем. То, чем мы занимаемся, – это встраивание вычислительных систем в различные физические конструкции и получение от этого наилучшего результата.

В ходе развития современных технологий и цифровизации общества искусственный интеллект, вычислительные ресурсы начинают аналитически сравниваться с человеческими ресурсами. Поэтому при встраивании алгоритмов прогнозирования и управления в любую техническую систему мы получаем не только количественные, но и качественные показатели каких-то ранее не встречавшихся лимитов.

Подобные системы раньше назывались кибернетическими, просто современному обществу свойственно забывать старые слова.

И.Т.: Каковы объекты ваших исследований?

Р.М.: В рамках своих проектов сотрудники лаборатории преимущественно будут исследовать системы взаимодействия окружающей среды (в том числе человека) с вычислительными ресурсами.

Сейчас активно решается задача взаимодействия роботов с живой средой. Соответственно, возникают такие вопросы, как обеспечение безопасности взаимодействия технических и человеческих ресурсов.

Например, построение моделирующих систем: можно спланировать, спрогнозировать и предвосхитить, рассчитать, в какую сторону пойдет тот или иной процесс. Обратную связь такая система осуществляет уже не только как сенсорная система, но и на уровне управляющих воздействий.

И.Т.: Что означает «встраивание в живую систему»?

Р.М.: Это можно рассмотреть на примере программно-цифровых систем «Умный город» или «Умное жилище». Представьте, что вы приходите домой, а ваш чайник уже нагрел воду. Вы обычно по пятницам выпиваете бокал красного вина, и к вашему возвращению вино уже открыто, уже успело «подышать». Ваше жилище запоминает ваши привычки. Или ваш дом знает, что вам утром приятно просыпаться не под звон будильника, а под любимую музыку, и в нужное время включается музыка. Все это и есть взаимодействие человека с киберфизическими системами.

Сейчас много говорят про моделирование ограниченности ресурсов, это пока что работа на перспективу. Многие вопросы остаются нерешенными. Не решены, повторюсь, проблемы безопасного взаимодействия. Что делать, если откажет какой-нибудь из элементов? Вдруг, когда обитатели дома спят, дому покажется, что уже шесть утра, и он «порадует» хозяев Вивальди в три часа ночи? Подобные прецеденты уже случаются. Например, соседи вызывают полицию из-за громкой музыки – а это дому показалось, что у людей вечеринка. Это самый простой пример. Есть и более сложные вещи, потому что происходит внедрение робототехнических систем. Роботы проникают в жилище человека, люди начинают все больше использовать их для помощи в быту. Посмотрите, сейчас у большинства есть стиральная машина. Это уже привычная вещь. Но ведь процесс привыкания к ней происходил не сразу. То же самое можно сказать о пластиковых карточках, или сотовой связи. Сначала все это казалось неудобным, а теперь используется повсеместно.

То, чем мы сейчас занимаемся, предвосхищает события, которые будут происходить в дальнейшем. Отличительная черта этапа кибернетики – тот поток информации, с которым мы стали сталкиваться. Если раньше человек обладал тем объемом информации, который мог «переварить», то сейчас это физически невозможно. Отсюда возникает необходимость киберфизической системы, которая даст человеку большую возможность для творчества и при этом не приведет к саморазрушению и к превышению своих потребностей.

Вот всем этим и занимаются сотрудники нашей лаборатории. Мы продолжим уже начатые исследования и хотим увидеть практические плоды своего труда.

И.Т.: Из специалистов какого профиля состоит ваша команда? Вы математики?

Р.М.: У нас специалисты широкого профиля – математики, технари, телекоммуникационщики, безопасники.

И.Т.: Хотелось бы подробнее узнать о тех проектах, которые осуществляют сотрудники лаборатории.

Р.М.: В частности, мы занимаемся безопасным взаимодействием робота с человеком. Есть проекты, связанные с биологией и медициной. Но, думаю, что коллеги сами расскажут о своих проектах.

Андрей Исхаков, к.т.н., старший научный сотрудник: Проект, которым я сейчас занимаюсь, направлен на формирование новых методологических основ управления интеллектуальными робототехническими лабораториями «умных фабрик». Если говорить о практической составляющей проекта, то речь идет о совершенствовании технологий мониторинга свойств добываемой руды на горнодобывающих производствах. В частности, проект подразумевает получение новых методов проведения современного экспресс-анализа добываемой руды. Анализ заключается в исследовании технологических, а также физических и, отчасти, химических свойств. Что касается его, скажем так, изюминки, то это возможность проведения исследования материала непосредственно на технологическом участке, т.е. непосредственно на месте проведения горнодобывающих работ, в условиях карьера.

И.Т.: Т.е. по сути, это выездная лаборатория?

А.И.: Да, если мы говорим о чисто практическом результате – это выездная роботизированная физико-химическая лаборатория для горнодобывающих производств. В основе лежит мобильная платформа, пробоотборник, система управления для этого отборника и для проведения анализа непосредственно. На текущий момент речь идет о создании этой робототехнической системы в единственном экземпляре. Впоследствии, если проект получит поддержку, можно будет уже говорить о нескольких роботах, многоагентной системе. Но пока все это исключительно в перспективе.

И.Т.: А в связи с чем возникла необходимость создания такого комплекса? Как сейчас промышленность обходится без него?

А.И. В настоящее время подобные анализы проводятся исключительно в лабораториях. Понятно, что возникают сопутствующие проблемы с необходимостью доставки материала (а речь идет о довольно внушительных массах). Ну и самое главное – это проблема с временем, которое затрачивается на эту доставку. В связи с этим промышленники сейчас довольно серьезным образом ограничивают выборку для проведения исследований. Так называемая «сеть опробования» очень разрежена – проще говоря, очень усреднена, количество проб очень мало, поэтому зачастую пропускаются залежи необходимой руды. Наш же робототехнический комплекс позволит выполнять эти анализы непосредственно в условиях карьера с минимальным участием оператора.

Это, пожалуй, самый животрепещущий из наших проектов. Он очень интересен тем, что имеет конкретное прикладное значение, есть партнеры, которые заинтересованы в получении подобных разработок. Понятно, что проект недешевый, и разработка аппарата и программного обеспечения требуют больших финансовых вложений и других ресурсов. Ведутся переговоры, возможные партнеры крайне заинтересованы, чтобы подобные умные лаборатории появились на их производстве.

И.Т.: Осуществление этих работ началось уже в ИПУ?

А.И.: Да, именно в ИПУ.

Но это не единственный проект. Например, хочется выделить социально-ориентированное направление по тематике интеллектуального экологического картографирования. Проект подразумевает внедрение сенсоров, оценивающих уровень экологической обстановки, на городской транспорт. Получение информации с подобных датчиков, ее агрегация, и построение так называемой экологической карты. Подобные карты Экологического мониторинга уже есть и в онлайн-режиме, например, возможно отслеживать показания уровня загрязнения атмосферы в различных частях города, допустим, Москвы. Но существует ряд проблем. Невозможно полностью оборудовать соответствующими датчиками такой мегаполис, каждый квартал, каждый двор. Это требует очень больших вложений. В связи с этим у нас возникло предложение устанавливать эти датчики на мобильный городской транспорт.

И.Т.: Это была ваша идея?

А.И.: Да. Интегрируя сенсоры в систему городского общественного транспорта, мы будем получать картину, во-первых, более комплексную (за счет постоянного перемещения транспорта), мы сможем получить показатели по различным ранее не исследованным территориям. И, во-вторых, можем смотреть картину в динамике.

Это как одно из решений увеличения покрытия экологического картографирования. На этапе технического описания этого проекта у нас уже есть некоторые наработки.

И.Т.: Это заказ города?

А.И.: Это наш проект, который мы представили правительству Москвы, и пока он находится на рассмотрении.

Анастасия Исхакова, к.т.н., старший научный сотрудник: Еще одним очень интересным и, по моему мнению, очень важным направлением нашей лаборатории является исследование по выявлению и оценке деструктивного влияния контента в сети Интернет на различных пользователей. В данном случае под деструктивным влиянием Интернет-контента понимаются такие формы и способы намеренно распространяемых материалов, которые призваны оказывать влияние на мнение пользователя, изменять его настроение, состояние, убеждать в определенных фактах, причинно-следственных связях. Подобное исследование повысит эффективность детектирования контента, связанного с различного рода неблагоприятными социальными группами.

В основе этого проекта лежит интеллектуальный анализ данных текста. Я занимаюсь непосредственно анализом текстового материала, выявлением каких-либо признаков наличия деструктивного воздействия в этом материале. Конечно, сегодня существует огромное количество различных фильтров, блокировки спама, но их нельзя назвать интеллектуальными. Т.е. они работают на примитивном поиске каких-то ключевых фраз. Нежелательный контент достаточно сложно выявить, и здесь необходимо применять современные методы и алгоритмы интеллектуального анализа этого контента. Сегодня в сети Интернет присутствует огромное количество ресурсов и сервисов. С целью повышения релевантности, повышения рейтинга поисковой выдачи, владельцы этих сервисов копируют контент друг друга. Но ведь при копировании нужно вносить какие-то изменения, чтобы роботы, машины, могли воспринимать этот контент как авторский, не принимая его за копию. Для этого используются различные алгоритмы генерации искусственных текстов. С этим была связана моя диссертация, у меня есть несколько разработок и программных решений.

Ринат Галин, младший научный сотрудник: Я, в частности, занимаюсь проблемами адаптивной робототехники и разработкой полигонов для нашего института при управлении робототехническими системами. Как виртуальной составляющей полигона, так и физической.

Мы планируем построить полигон для мобильной робототехники. Если говорить в деталях, цель – экспериментальная апробация алгоритмов и методов адаптивного управления движением роботов и их коллективов (многоагентные робототехнические системы). У нас в Институте есть лаборатории, которые занимаются решением задач адаптивных систем управления, и им необходимо где-то отрабатывать свои алгоритмы, свои наработки.

И.Т.: Т.е., по сути, это уже работа не только лаборатории, а межлабораторного центра? Ведь эта работа затрагивает тематику других лабораторий.

Р.Г.: Да, это проект Центра интеллектуальных робототехнических систем, который создает инфраструктуру для лабораторий, проекты которых коррелируют с темой робототехники. В частности, для разработок В.М. Вишневского, М.П. Фархадова, С.А. Браништова. Это будет полигон мобильной конструкции с возможностью изменения ландшафта и его параметров. Например, есть реальная задача: надо, чтобы робот поехал по земле и по траве. Такая задача будет отрабатываться на этих поверхностях. Соответственно, этот полигон будет состоять из кубических конструкций с разными наполнителями. Так мы сможем создать различные поверхности: где-то будет грунт, где-то будут завалы, или вода, или трава. По преодолению этих поверхностей будет собираться информация для дальнейшей ее обработки.

И.Т.: Из деталей можно воссоздать полигон в любом месте?

Р.Г.: Это конструкция из кубических элементов. Их можно использовать с любой стороны и в любом положении, они мобильны, их можно переносить. На полигоне будут установлены полевые купольные видеокамеры, которые будут считывать информацию.

Также мы хотим создать полигон и для спортивной робототехники, которая сейчас стремительно развивается. Это и соревнования дронов, и футбол роботов, и соревнования спасателей. Мы создаем полигон, основываясь на регламентах международных соревнований RoboCup.

И.Т.: Что представляют собой соревнования RoboCup? Почему они важны?

Р.Г.: В них в первую очередь задействована молодежь в возрасте до 19 лет. Участие в RoboCup в дальнейшим способно вовлечь их в научное творчество.

И.Т.: И это тоже задача Центра интеллектуальных робототехнических систем?

Р.Г.: В том числе. Мы ставим такую задачу для Центра интеллектуальных робототехнических систем: начать вовлекать в реализацию этих проектов участников с юного возраста, постепенно переходя на более взрослых – студентов, аспирантов и молодых ученых.

И.Т.: Каким образом Центр интеллектуальных робототехнических систем соотносится с лабораторией, или это совершенно иная структура?

Роман Мещеряков: Совершенно иная. Я по роду своей деятельности много занимался административной работой. Д.А. Новиков предложил мне заняться созданием Центра для того, чтобы объединить лаборатории, работающие в области робототехники. Кто-то из них имеет текущие результаты, кто-то на будущее, и всем необходимо выступать в каких-то сообществах и т.д. Нужен был человек, который бы курировал это направление.

И.Т.: Т.е., для того, чтобы представлять лаборатории Института во внешнем мире?

Р.М.: Внутри объединять, а во вне – продвигать. Чтобы люди работали не только на свою лабораторию, но и на Институт в целом. Есть лаборатория В.М. Вишневского, которая занимается привязными платформами, есть лаборатория С.А. Браништова. Давайте создадим что-то, что было бы полезно всем, то, что всем пригодится: какие-то элементы робототехники, станки, испытательную базу, полигоны. Пусть у нас будут общие задачи, чтобы можно было объединить усилия. 5 лабораторий, а тем более 25, могут сделать то, чего не сможет одна лаборатория. А мы будем содействовать в реализации проектов, в том числе помогать с поиском финансирования.

И.Т.: Во внешнем мире у Центра есть задача принимать, искать возможные заказы, и дальше для эффективного развития координировать усилия всех лабораторий?

Р.М.: И это тоже.

И.Т.: Скажите, а какова дальнейшая судьба семинара по робототехнике?

Р.М.: Он будет развиваться. Это способ обмена мнениями, нахождения контактов, объединения. В него вложено много сил. Думаю, что у него большое будущее.

Вообще, задача Центра – быть полезным каждому подразделению. Обеспечить участие в международных конференциях. Создать и развивать возможности для творчества.

И.Т.: Разрешите поблагодарить вас за интересное интервью и пожелать успеха новой лаборатории и Центру.