Третий чемпионат мира по футболу роботов.
(Команда политехников - участник чемпионата)
Станкевич Л.А.
Развитие робототехники и искусственного интеллекта в течение 40 лет в мае 1997г. привело к долгожданному успеху - ЭВМ фирмы IBM Deep Blue выиграла у чемпиона мира по шахматам. В этом же году состоялся 1-й Чемпионат мира по футболу роботов - Robocup-97. Можно считать, что началось наступление роботов, оснащенных интеллектуальными системами управления, и в самой популярной игре мира - футболе.
Рис. 1. Робот-футболист (на колесном ходу)
Пока роботы-футболисты играют между собой, но уже сейчас специалисты прогнозируют возможность соперничества людей и роботов в этой игре. В 1998г. на 2-м Чемпионате Robocup-98 в Париже побывали наши ученые. Зародилась идея начать подготовку к Robocup-99 и у нас в России.
Мощные научные центры с большим научным заделом в области искусственного интеллекта и робото-техники - ЦНИИРТК и СПбГТУ - организовали группу преподавателей и студентов, которая подготовила специальную компьютерную программу для выступления в младшей лиге Robocup - симуляционной.
Симуляционный футбол это игра компьютерных программ разных команд (11 на 11 игроков) с графическим отображением их действий с помощью футбольного монитора на экране компьютера.
Рис. 2. Одна из ситуаций на симуляционном поле
Используя эти интеллектуальные программы, легко перейти в старшие лиги Robocup, где играют реальные роботы-футболисты на колесном или шагающем шасси, если будет возможность построить или купить такие роботы.
Политехническая команда, которая подготовила интеллектуальную программу-агента для участия в RoboCup99, получила при рождении имя Polytech100 в связи со 100-летием Санкт-Петербургского государственного технического университета, отмечаемом в 1999 году.
Непосредственный организатор команды - кандидат технических наук, доцент Станкевич Лев Александрович - является специалистом в области искусственного интеллекта и робототехники.
Капитан команды, кандидат технических наук, доцент Шмаков Владимир Эдуардович, непосредственно руководил группой студентов старшекурсников, готовящих программу-агента.
Студенческая группа команды включает 5 человек. Изначально над программой работали студенты 5-го курса факультета технической кибернетики Сергей Ахапкин и Сергей Васильев, совмещавшие учебу с работой в лаборатории ЦНИРТК. Они создали первый набросок программы. Далее к ним подключился студент 5-го курса Андрей Тетюев, а еще позднее - студенты 4-го курса Слава Горский и Дима Круглов.
Все члены студенческой группы - отличные программисты, хорошо освоившие технологию производства программ для операционной системы Linux.
Программа-агент разрабатывалась, как клиентская для стандартного сервера RoboCup. Она имеет довольно большой объем, поскольку должна реализовать множество интеллектуальных функций, симулирующих действия футболистов при игре команд. Разработка такой программы - сложное дело, особенно, если стремиться к призовым местам в соревновании, где участвуют такие асы RoboCup, как команда университета Карнеги-Меллона или команда университета Гумбольда, участвующие в RoboCup с 1997 года и занявшие призовые места.
Подготовка к чемпионату мира началась с февраля 1999г. Поначалу было много разочарований, поскольку заставить программу футбольного агента играть оказалось не так просто. Однако, хорошая теоретическая и программистская подготовка студентов и преподавателей и мощная поддержка со стороны директора - генерального конструктора ЦНИИ РТК В.А.Лопоты и его заместителя В. С. Заборовского сделали свое дело. К июлю 1999г. команда наконец подготовила вариант программы, который прошел в США отборочный тур, и получила разрешение на участие в чемпионате мира RoboCup-99.
RoboCup-99 проводился с 26.07.99 по 05.08.99 в Стокгольме (Швеция). Делегацию Санкт-Петербурга возглавил В.А.Лопота. В ее составе в Стокгольм поехала команда из 3-х студентов и 2-х преподавателей, уже названных ранее. Несмотря на огромные организационные трудности, связанные с оформлением загранпаспортов для студентов, получением официального приглашения на чемпионат, оформлением виз, билетов и гостиницы при критическом дефиците времени, делегация прибыла в Стокгольм без опоздания 26 июля.
На Robocup-99 от Российской Федерации были выставлены 2 команды: Polytech100 из Санкт-Петербурга и PSI из Переславль-Залесского. Последняя была представлена всего одним человеком. По жеребьевке команды попали в 2 разные подгруппы из 8-ми (всего 37 команд). В первом круге командам предстояло сыграть по 4 официальных матча, по результатам которых во второй основной круг должны были выйти 16 команд.
Наша команда в первом круге проиграла только команде Mains Rolling Brain из университета города Майнс (Германия), которая заняла 4-е место по итогам чемпионата. Одну игру с итальянской командой Ialp мы выиграли, а остальные 2 игры с японской командой Erica и немецкой командой Robolog Koblenz свели в ничью, набрав таким образом 5 очков из 12-ти возможных. Такое же количество очков набрала и японская команда. Мы имели лучшее соотношение забитых и пропущенных мячей. Однако, по измененным в начале соревнований правилам преимущество должно быть у команды, которая имеет больше забитых мячей. Когда японская команда играла с итальянской, вследствие сбоев в сервере у последней вратарь и несколько игроков выключились. В результате японцы победили итальянцев с достаточно большим счетом. Это обеспечило японцам большее, чем у нас, число забитых мячей. В итоге японская команда вместе с немецкой командой вышли во второй круг. Далее наша команда продолжала участвовать только в неофициальном турнире и товарищеских матчах.
При проведении неофициального турнира и товарищеских матчей мы пытались выявить свои недостатки и достоинства противников, с которыми в будущем наверняка придется встречаться на турнирах.
Было сыграно 8 матчей, которые показали наши недостатки при игре с сильными противниками: слабая проработка атакующей стратегии и тактики, плохая защита против быстро и точно пасующих команд, слабые удары по воротам и пр. В то же время, игры показали хорошие возможности нашей команды в играх со средними по силе противниками, которые уже не первый раз участствуют в RoboCup.
Официально Polytech100 заняла 17-19 место среди 37-ми участников симуляционной лиги, а вторая Российская команда PSI - оказалась в числе последних, поскольку проиграла почти все официальные матчи. Однако, с учетом неофициальных игр рейтинг команды поднялся до уровня 10-12 места. Это говорит о большом потенциале нашей команды, сумевшей уже в ходе соревнования существенно улучшить работу своей программы, мгновенно перенимая опыт противников, с которыми она играла. Последние дни подготовки и все время соревнований команда с огромным энтузиазмом работала над совершенствованием своей программы.
Взятый с собой портативный компьютер не простаивал даже ночью. Наши программисты, студенты Сергей Ахапкин, Сергей Васильев, Андрей Тетюев показали максимум инициативы и работоспособности и сумели в короткий срок значительно поднять рейтинг своей команды. В процессе чемпионата они хорошо осознали трудности на пути к победе и получили бесценный опыт для участия в следующих соревнованиях, которые несомненно будут.
Несомненна польза от участия в сопутствующей научной конференции и многочисленных переговоров, проведенных В.А.Лопотой, Л.А.Станкевичем и В.Э.Шмаковым с представителями Федерации RoboCup и различных фирм, спонсирующих эти соревнования. В результате этой работы определена возможность создания Ассоциации RoboCup в Российской Федерации и организации соревнований RoboCupRus-2000 Open в Санкт-Петербурге в июне 2000-го года. Наши представители включены в состав оргкомитета Европейского чемпионата EuroboCup-2000, который планируется провести в мае 2000-го года в Амстердаме. Участие наших команд в RoboCup в последующие годы с учетом полученного в этом году опыта может дать много лучший результат.
Как показал этот чемпионат, профессионализм участников нашей команды выше многих других команд. Однако, как показало общение с победившей в чемпионате командой университета Карнеги-Меллона (США), одного профессионализма мало. Нужны серьезные научные исследования в области многоагентных интеллектуальных систем и робототехники и мощная поддержка RoboCup в научных центрах и стране в целом.
В США, Японии и Европейских странах уже давно поняли научную и практическую ценность этих интеллектуальных игр и стараются оказывать поддержку их участникам на самом высоком уровне. Особое внимание оказывается участникам в лигах реальных роботов. Каждый их таких роботов стоит более 5-ти тысяч долларов, поэтому подготовка команды в этих лигах - дорогостоящее мероприятие. Но, как стало ясно в процессе проведения RoboCup, именно развитие игровых реальных роботов оказывает определяющее влияние на прогресс робототехники как в промышленных, так и военных областях.
Недалек тот день, когда двуногие интеллектуальные роботы выйдут на настоящее футбольное поле и будут играть с живыми футболистами. Умеющие это делать роботы окажутся неоценимыми помощниками человека в будущем. Начало RoboCup в России положено. Ввиду несомненной ценности этого начинания для будущего развития в области образования и науки во всем мире, имеет смысл поддерживать и развивать такие соревнования в России и в дальнейшем. Мы видим возможность развития команды политехников для достижения первых мест в RoboCup уже в следующем году.