Jednooký robot se učí vidět ve stavu beztíže

Ačkoliv lidé se poměrně snadno mohou naučit odhadovat vzdálenosti s pomocí jednoho oka, robotům tato schopnost dosud chyběla.

„Je matematicky nemožné extrahovat vzdálenost k objektu z jednoho samostatného snímku – pokud tento objekt není známý z minulosti,“ vysvětluje jeden z řešitelů projektu Guido de Croon z Delft University.

„Ale pokud dokážeme rozpoznat, že je nějaký objekt auto, pak známe jeho fyzické charakteristiky. Tyto informace pak můžeme použít k odhadnutí vzdálenosti od nás. Podobná logika je přesně to, co chceme naučit náš dron během probíhajícího pokusu.“

Pro uskutečnění těchto testů byl aktivován jeden z dronů Spheres (Synchronized Position Hold Engage and Reorient Experimental Satellite) přítomných na kosmické stanici.

Dron Spheres o velikosti bowlingové koule má dvanáct trysek na oxid uhličitý, které mu umožňují stabilizaci v prostoru, natáčení a pohyb v libovolném směru. De facto jde o volně plovoucí malou kosmickou loď uvnitř orbitální stanice, což dovoluje zkoušet celou širokou paletu technologií.

Pro účely aktuálního testu začal dron navigaci uvnitř japonského modulu, přičemž zaznamenával informace o svém okolí s pomocí svých dvou kamerových „očí“. Následně se začal „učit“ vzdálenosti ke stěnám nebo blízkým překážkám, takže když byla stereokamera vypnuta, mohl začít autonomní průzkum s pomocí kamery jedné.

Práce ve stavu beztíže, kde není žádné „nahoře“ nebo „dole“, znamenala další komplikaci úkolu. Experiment ovšem nakonec demonstroval, že i s pomocí strojového učení se může dron za běžných okolností využívající stereopohled „vzpamatovat“ ze ztráty jedné ze svých kamer.

Samoučící výukový software byl již dříve testovaný v TU Delft CyberZoo - jde o výzkumnou laboratoř pro létající a kráčející roboty – a to za pomoci kvadkoptér.

Experiment, který byl představený 27. září na Mezinárodním astronautickém kongresu v Guadalajara (Mexiko), představoval důležitý krok v probíhajícím výzkumu založeném na pokročilých konceptech umělé inteligence. Uskutečnil se ve spolupráci ESA, Massachusetts Institute of Technology a Micro Air Vehicles Lab při Delft University of Technology.

„Bylo úžasné pozorovat dron na palubě kosmické stanice, když poprvé využíval špičkové metody umělé inteligence,“ vysvětluje Dario Izzo, který koordinoval výzkum za tým ACT (Advanced Concepts Team) při ESA.

„V ESA a zvláště pak v našem týmu jsme na tomto cíli pracovali posledních pět let. V kosmických aplikacích není strojové učení považováno za spolehlivý přístup k autonomii: chyba v učení totiž může vést ke katastrofě a ztrátě celé mise.“

„Náš přístup založený na samoučení má vysoký stupeň spolehlivosti a pomáhá s autonomií dronu. Podobný přístup už byl úspěšně aplikován v samořídicích autech, kde má právě otázka spolehlivosti nejvyšší prioritu.“

Vedoucí týmu ACT Leopold Summerer k tomu dodává: „Jde o další krok v naší snaze vytvořit zcela autonomní kosmické systémy. Po těch roste poptávka v oblasti průzkumu hlubin vesmíru a dalších komplexních operací. Mají totiž potenciál snížit cenu a rozšířit možnosti, stejně jako vědecké příležitosti.“