Informacinių technologijų pažanga keičia pasaulį įvairiais, dažnai netikėtais būdais. Antai pastaruoju metu revoliucinius pokyčius išgyvena 3D spausdintuvų sritis. Kas galėjo pagalvoti, jog bus galima greitai ir patogiai atsispausdinti ne tik įvairiausius objektus, bet ir gyvus organus transplantacijai.
Informacinių technologijų pažanga keičia pasaulį įvairiais, dažnai netikėtais būdais. Antai pastaruoju metu revoliucinius pokyčius išgyvena 3D spausdintuvų sritis. Kas galėjo pagalvoti, jog bus galima greitai ir patogiai atsispausdinti ne tik įvairiausius objektus, bet ir gyvus organus transplantacijai.
Kita sritis, šiuo metu stovinti ant revoliucijos slenksčio – robotika. Naudojant tokias naujas metodikas, kaip gilus mokymasis („deep learning“) bei „Kinect“ jutiklių sistema, siekiama padaryti robotus protingesnius, galinčius mokytis iš savo klaidų ir tobulėti. Taigi visaverčiais žmogaus partneriais.
„Esminį lūžį padarė kompiuterinė technika, t. y. skaičiavimo pajėgumų padidėjimas tūrio masės vienetui. Kuo aukštesnis intelektas, tuo daugiau reikia atlikti skaičiavimų, naudoti gerokai tikslesnius jutiklius. Šiuolaikiniai procesoriai labai galingi ir naudoja nedaug energijos“, – LRT Televizijos laidai „Mokslo ekspresas“ sako VGTU Antano Gustaičio aviacijos instituto direktoriaus pavaduotojas dr. Darius Rudinskas.
Mintimis valdomi robotai – netolimoje ateityje?
Štai kodėl galima kalbėti apie kokybinį šuolį, įvykusį pastaraisiais metais. Jau pasirodė pirmieji robotai, kurie suvokia aplinką, analizuoja ją ir reaguoja į pokyčius.
Jie veikia gana autonomiškai, kaip Marse riedantis „Curiosity“, arba ant kometos nusileidęs zondas. Autonominės robotinės sistemos vairuoja automobilius, o lėktuvas-robotas X47B neseniai sugebėjo nusileisti ant lėktuvnešio denio.
„Robotai pačioje pradžioje atsirado civilinėje pramonėje. Ten, kur reikėjo atlikti monotonišką darbą. Pavyzdžiui, automobilių dažymas, suvirinimo darbai ir pan. Lūžis įvyko vėliau, kai atsirado geresnė kompiuterinė technika. Efektyvus duomenų perdavimas ir programavimas, mechatronikos sistemos. Mat robotai savyje sujungia mechanines, elektrines ir elektronikos sistemas. Gal ateityje bus sukurti robotai, valdomi žmogaus mintimis“, – tikina LKA Karo technologijų centro vedėjas dr. Vaclovas Jonevičius.
„Google“ – mini valstybė su armija
Pirmieji robotai gimė mokslinės fantastikos rašytojų vaizduotėje. Karelas Čapekas knygoje „RUR – Rozumo universalūs robotai“ atspėjo, kad robotai pirmiausia paplis gamyklose. Šiuo metu pasaulyje tokių robotų darbuojasi beveik 1,5 milijono. Daugiausia Japonijoje, JAV ir Vokietijoje.
Į robotiką ir dirbtinio intelekto tobulinimą labai daug investuoja „Google“. Būtent šios kompanijos specialistai kartu su japonų inžinieriais sukūrė robotą SHAFT, laimėjusį DARPA robotų iššūkį 2013 metų pabaigoje. Kai kas teigia, jog tokiu būdu kompanija, įsigijusi ir karinių robotų gamybos firmą „Boston Dynamics“, ketina tapti mini valstybe su robotų armija.
Na, o kariškiai, ypač JAV ir Izraelyje, jau dabar sėkmingai bei gausiai naudoja nepilotuojamus lėktuvus žvalgyboje ir per puolimo operacijas.
Vienas iš svarbiausių faktorių – kaina
Robotus galima skirstyti pagal tai, kokioje erdvėje jie juda. Greta robotų, atliekančių užduotis ant žemės, ore skriejančių dronų yra ir naudojamų vandenyje, taip pat po žeme. Lietuvos karo akademijos Karo technologijų centre taip pat kuriami tokie kariuomenės pagalbininkai.
„Gal juos ne visai reikėtų vadinti robotais. Robotas yra užprogramuotas ir atlieka tai, kas užprogramuota. Jis juda iš taško A į B, atlikdamas tam tikras funkcijas: stebėjimo, krovinio nešimo. Kalbant plačiau, reiktų juos vadinti nuotolinio valdymo transporto priemonėmis“, – teigia V. Jonevičius.
Lietuvos karo akademijos specialistai sukūrė nuotolinio valdymo transporto priemonę, skirtą kariams mokytis. Tai – žvalgybinis robotas. Juo naudojasi išminuotojai, norėdami saugiu atstumu apžiūrėti įtartiną objektą, neutralizuoti sprogmenį.
„Esame sukūrę prototipą, kuris bus ateityje tobulinamas ir atiduodamas kariams, kad jie bandytų. Tai – Karo akademijos galimybė mūsų studentams ir mokslininkams kelti savo kvalifikaciją, pritraukti kariūnus, kad jie galėtų padirbėti ir pasimokyti“, – tvirtina V. Jonevičius.
Šią „Packbot“, išgelbėjusio ne vieno kario gyvybę Afganistane ir Irake, atmainą kūrė visas Karo technologijų centro darbuotojų kolektyvas. Kaip ir kuriant bet kokį produktą, vienas iš svarbiausių faktorių yra kaina.
„Sukuriame daug pigiau ir galime patys pakeisti sugedusias detales, nereikia jų pirkti iš užsienio firmų. Šio roboto valdymas lygiai toks pat, kaip užsieninių robotų, kurie pritaikyti tikram išminavimui“, – „Mokslo ekspresui“ pasakoja LKA Karo technologijų centro vedėjas.
Po avarijos Fukušimos AE – perversmas
Keturračio konstrukcija yra gana originali. Originalios jo valdymo, duomenų perdavimo programos. Konstrukcija yra gana paprasta, kad būtų kuo patikimesnė. Centro mokslininkų darbų kryptis formuoja karo mokslo taryba. Taip pat jie vykdo mokslo darbus, patvirtintus krašto apsaugos ministro.
„Vykdome ir kitus mokslo darbus. Bendradarbiaudami su VGTU, esame pradėję mokslo darbą, kurdami ledų laužymo įrenginius. Tai – didžiulė problema kiekvienais metais. Kita veikos sritis – tęsiame nuotolinių transporto priemonių temą. Bepiločiams skraidymo aparatams kuriame duomenų perdavimo, valdymo sistemas“, – sako V. Jonevičius.
Įvykus avarijai Fukušimos atominėje elektrinėje, netikėtai paaiškėjo, kad robotikos srities pasaulyje lyderiai japonai neturėjo robotų, galinčių dirbti radioaktyvioje aplinkoje. Tai paskatino daugelį kompanijų pradėti kurti plataus naudojimo robotus. Po kelerių metų jie bus privalomi gamyklose ar atominėse jėgainėse, kaip dabar privalomi gesintuvai. Be abejo, vis daugiau jų dalyvaus ir karo zonose.
„Perspektyviausia taikymo sritis – karių apsaugojimas ir pagalba jiems. Tokios transporto priemonės naudojamos ten, kur žmogui gresia didžiausi pavojai. Minų laukuose, pervežant krovinius. Ten, kur negalima naudoti kitų transporto priemonių, arba kur labai užteršta aplinka, sužeistųjų evakuacija“, – pasakoja V. Jonevičius.
Prireikė ir naujos terminijos
LRT Televizijos laida „Mokslo ekspresas“ apsilankė ir VGTU Antano Gustaičio aviacijos instituto avionikos mokomojoje laboratorijoje tam, kad daugiau sužinotų apie lėktuvų robotų konstravimo tendencijas ir Lietuvos specialistų darbus šioje perspektyvioje, sparčiai besivystančioje srityje.
„Šios laboratorijos paskirtis – autonominių orlaivių tyrimas ir analizuojame mokslinius procesus. Kokie procesai vyksta autonominio orlaivio sistemose, valdymo sistemose, skridimo dinamikoje, analizuojame aerodinaminius procesus“, – tvirtina VGTU Antano Gustaičio aviacijos instituto direktoriaus pavaduotojas D. Rudinskas.
Aviacijos institute sprendžiami 4D trajektorijų, skrydžių optimizavimo, navigacijos uždaviniai.
„Vienas iš pavyzdžių yra tiksli navigacija. Tikslios orlaivio padėties ir trajektorijos užtikrinimas. Kuriamos sistemos, padedančios orlaiviams aptikti terminius srautus ir juos panaudoti skrydžiui pailginti“, – aiškina D. Rudinskas.
2013 metai laikomi lūžio metais, kadangi būtent tuomet pavyko pasiekti aukštą technologinio patikimumo lygį. Pradėta vis plačiau tokius orlaivius taikyti ne tik karo, bet ir civiliniams poreikiams. Ypač atliekant įvairias aplinkos stebėsenos užduotis. Todėl teko imtis taisyti ir terminiją, kuri iki šiol nebuvo nusistovėjusi.
„Tą patį objektą, kaip skraidantį autonominį orlaivį, nepilotuojamą orlaivį ar jų sistemas imta vadinti skirtingais terminais. Šiuo metu bando nusistovėti ir pati terminija. Apibrėžiamos dvi didelės sritys. T.y. autonominiai orlaiviai – skraidantys robotai (dronai) ir nuotoliniu būdu valdomi orlaiviai“, – teigia specialistas.
Naudą pajuto ir ūkininkai
Dronas gali autonomiškai atlikti visus numatytus skrydžio etapus: pakilti, nuskristi į tikslą, atlikti užduotį ir grįžti į pakilimo vietą.
„Paprastai autonominiu režimu jis nuskrenda iki paskirties vietos. Kokia bus jo užduotis – priklauso nuo misijos. Jeigu jis skirtas tik žvalgybai, gali pats automatiškai išžvalgyti teritoriją, perduoti informaciją centrui ir grįžti atgal. Jeigu naudojamas taktinis orlaivis, kuris gali gabenti kovinį ginklą, ginklas gali būti iššaunamas automatiškai arba rankiniu būdu“, – sako D. Rudinskas.
Nuotoliniu būdu valdomas orlaivis skrenda savarankiškai, bet neturi automatiškai programuojamos užduoties. Visus jo skrydžio etapus kontroliuoja operatorius. Autonominių orlaivių klasių yra labai daug, tačiau įprasta juos klasifikuoti pagal masę.
Antai JAV kariškių arsenale sunkiausias yra penkiolika tonų sveriantis žvalgybinis orlaivis „Global HAWK“, paskui – tris tonas sveriantis naikintojas „Reaper MQ9“, ginkluotas „Hellfire“ raketomis. Tarp lengvesniųjų – „Fire Scout MQ8“, „Hunter MQ5“ (800 kg). Greta lėktuvo tipo autonominių orlaivių naudojami ir daugiasraigčiai, vertikalaus kilimo orlaiviai.
„Privalumas tas, kad jie kyla vertikaliai. Pakankamai stabilūs, gali priskristi prie objekto labai arti. Pagrindinis trūkumas – naudojamas didelis energijos kiekis. Nes naudojami keli elektriniai varikliai, ir kiekvienam reikia akumuliatoriaus. Daugiasraigčiai neturi aerodinaminės plokštumos, kurios pagalba galėtų sklęsti ore. Jeigu įvyksta gedimas ir orlaivis nesugeba savęs perkonfigūruoti, kad užtikrintų stabilumą ore, jis tiesiog nukrenta“, – aiškina D. Rudinskas.
Jų taikymo sričių jau dabar yra daug. Energetikai juos naudoja objektų apžiūrai, elektros linijoms stebėti. Mikrosraigčiai naudojami didelio diametro vamzdžių sienelėms apžiūrėti. Tačiau daugiausia naudos jie atneš žemdirbiams. Jau dabar Japonijos ūkininkai, naudodami dronus, padidina derlių net 15 proc.
„Žiūrint iš šių dienų perspektyvų, didelės taikymo sritys turi atsirasti transformuojamiems orlaiviams. Tai orlaiviai, kurie gali kilti ir leistis vertikaliai, o skristi ore kaip lėktuvai. Jie sugeba keisti savo aerodinaminę konfigūraciją ir funkcines savybes“, – pasakoja D. Rudinskas.
Toks orlaivis yra programuojamas, naudojant specialią programinę autonominio orlaivio valdymo įrangą. Kompiuteryje atliekami užduoties planavimo darbai, sudėliojamas maršrutas, kaip orlaivis skris, kokiu greičiu ir kokiame aukštyje. Ką jis tame taške darys. Tai atliekama ant žemės. Tačiau praktikoje pasitaiko nenumatytų atvejų. Įranga leidžia misijos užduotį keisti realiu laiku ore. Galima perkonfigūruoti, pakeisti maršruto planą ir orlaivis įvykdys naują užduotį.
„Orlaivis – kaip kompiuteris. Jį reikia išmokyti elgtis ore. Jis turi suprasti, kur yra kokios oro sąlygos. Mūsų orlaiviai automatiškai aplinkos neatpažįsta, juos reikia apmokyti ant žemės. Suvesti parametrus, orlaiviui parodyti, kiek atlenkt plokštumas, kiek naudoti traukos, kad jis įvykdytų užduotį. Taip pat galima analizuoti skrydžio metu surinktą informaciją. Kiekvienas toks orlaivis kaupia skrydžio parametrus. Juos galima kaupti dviem būdais. Turėti savyje juodąją dėžę arba tiek duomenis perduoti telemetriniu būdu, radijo ryšiu į žemę“, – tvirtina D. Rudinskas.
Robotikos laukia šviesi ateitis. Planuojama, jog po kelerių metų savivežiai automobiliai lygins savo jutikliais gaunamą informaciją su debesijos duomenų bazėse saugomais žemėlapiais, kad tiksliai ir saugiai pasiektų tikslą. To siekiama ir Europos Sąjungos „RoboEarth“ projektu, įvairias užduotis atliekantys robotai mokysis vienas iš kito, naudodamiesi debesijoje sukauptais duomenimis. Informacinių technologijų pažanga suteiks robotams ir robotinėms sistemoms tokių galimybių, apie kurias nepagalvojo net rašytojai fantastai.
