Последние результаты экспериментов и исследований в области способности человека к полетам к другим планетам неутешительны. Пребывание в невесомости плохо сказывается на организме человека, и комплекс упражнений, выполняемый космонавтами на борту Международной космической станции, должен постоянно пополнятся в соответствии с обнаружением новых проблем – например, ослаблением сердечных мышц и последующим округлением сердца. Аппарат Curiosity, сейчас изучающий Марс, во время перелета также работал в этом направлении – прокладывал дорогу космонавтам. Его задачей был замер радиационного фона внутри космического корабля, несущего его к планете. Его радиационная защита похожа на ту, что используется сейчас в пилотируемых полетах. Оказалось, что за время перелета к Марсу аппарат получил дозу облучения, неприемлемую для пилотируемых полетов. Это не смертельная доза, но она выходит за рамки, установленные NASA.

Но ведь марсоход Curiosity благополучно добрался до Марса и чувствует себя прекрасно. Ему не страшна большая доза облучения, если только не получить ее в течение короткого времени, что может разрушить микроэлектронику на борту. Однако этот аппарат ограничен в своих возможностях. У него есть небольшой набор инструментов и операций, которые он производит. О каждом его действии приходится заботиться людям, управляющим марсоходом с Земли. Сама машина неспособна выбрать объекты исследования и даже подходящий путь. Из-за этого колеса аппарата получили несколько пробоин от острых камней, и теперь он старается двигаться по песчаным поверхностям – благодаря решению инженеров. Не сильно лучше дело обстоит у роботов на Земле. Аппараты, стоимость которых составляет десятки тысяч долларов, с трудом справляются с передвижением и решением простейших задач – например, игрой в футбол. Процессор робота слишком медленный, чтобы он мог обрабатывать поступающую от сенсоров информацию, с которой человек справляется моментально, например, обрабатывает визуальную информацию. При этом сами сенсоры – камеры, работающие в оптическом диапазоне – могут намного превосходить человеческий глаз в точности получаемого изображения, доступной дальности и пространственном разрешении.

Роботы, которые смогут самостоятельно и быстро принимать решения, должны быть оснащены процессорами, приближающимися к человеческому мозгу ближе, чем привычные нам процессоры в персональных компьютерах. Их недостатком является неспособность быстрого анализа большого массива данных – например, оценки визуальной обстановки и принятия решения, куда двигаться. Если же речь идет о действиях с небольшими наборами данных и простыми операциями – например, об умножении крупных чисел – процессор даст фору человеческому мозгу. Использование графических процессоров, уже ставшее привычным в суперкомпьютерах и кластерных вычислениях, может вывести на новый уровень и роботов, призванных самостоятельно решать широкий спектр задач, то есть подражать человеку. Главной проблемой использования графических процессоров в роботах сейчас является стоимость и размеры. Если речь идет об освоении космического пространства, то стоимость не так важна – все равно запуск к Марсу очень дорог, и цена графического процессора будет незаметна на общем фоне – если речь идет лишь о его цене как таковой. Но вот большой размер сделает такой процессор неприемлемым: увеличится размер, масса аппарата, а значит и стоимость запуска.

Созданная на базе Бостонского университета компания Neurala занимается разработкой «мозгов» роботов на основе графических процессоров, делая уклон в сторону космических приложений. По утверждению компании, их роботы способны работать в десять раз быстрее созданных на основе обычных микропроцессоров. Впрочем, роботов у компании еще нет, есть лишь мозги. Они были проверены в Лаборатории нейроморфологии Бостонского университета. Виртуальный марсоход, управляемый реальным графическим процессором, был помещен на виртуальный Марс. Он сумел проложить себе путь мимо опасных камней и рассмотреть интересные для изучения объекты без заметных задержек. Свое мнение о работе компании высказывает сотрудник Исследовательского центра Ленгли NASA Марк Моттер: «Подход компании Neurala представляет собой разительное отличие от привычной нам автоматизации, когда задуманный заранее план выполняется машиной. Вместо этого аппарат автономен – он сам принимает решения, позволяющие решить поставленную задачу. Робот при этом пытается подражать человеку в распознавании объектов, накоплении опыта и принятии решений».

Интересно отметить, что виртуальная пока система зрения также подражает человеческой. Человеческий глаз особенно четко видит расположенное перед ним, тогда как боковое зрение дает не такую четкую картину. Роботы же обычно получают с чувствительного элемента камеры однородную картинку. Вместо того, чтобы всю ее обрабатывать сразу, на ней сначала выделяются характерные области – например, камни – которые затем изучаются более детально. Фактически, робот создает четкую картину объектов, выделяющихся на общем фоне, а его воспринимает одинаковым. Так, крохотные камушки будут безразличны марсоходу будущего, он будет искать крупные образования, интересные с научной точки зрения или представляющие опасность его ходовой. Объем данных, которые приходится обрабатывать процессору, сильно сокращается.

Первые испытания таких роботов проидут на Земле, а затем переместятся в небо. В этом году Федеральное управление гражданской авиации объявило о создании шести областей в воздушном пространстве США, предназначенных для проверки способности автоматических аппаратов летать вместе с пилотируемыми.

Космос-Журнал
По материалам New Scientist

Источник: http://www.cosmos-journal.ru/articles/2471/