Робототехнические и интеллектуальные системы

Интеллектуальная робототехника — прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем с использованием наработок искусственного интеллекта.

Пионером интеллектуальной робототехники считают Семёна Николаевича Корсакова.

Содержание

Семён Николаевич Корсаков [ править | править код ]

Российский изобретатель в области информационных технологий. В первой половине XIX века выдвинул концепцию усиления возможностей разума посредством разработки научных методов и устройств. В 1832 году представил серию из пяти «интеллектуальных машин» — механических прообразов современных экспертных систем, в конструкции которых впервые в истории информатики были применены перфорированные карты. Одновременно с публикацией своих изобретений, Семён Николаевич Корсаков в том же 1832 году подал прошение в Императорскую Академию наук в Санкт-Петербурге для рассмотрения его метода. Перспектива и практическая значимость предлагаемых им идей не были оценены современниками. Изобретения Корсакова были забыты. Только в 1961 были опубликованы архивные материалы Академии наук СССР относительно прошения Корсакова. Впоследствии эти публикации привлекли внимание Геллия Николаевича Поварова (1928—2004), профессора кафедры кибернетики Московского государственного инженерно-физического института, усилиям которого были повторно открыты изобретения Корсакова.

Интеллектуальные машины [ править | править код ]

С формальной точки зрения машины Корсакова реализовывали основные операции над множествами, представляющие тот базис, который лежит в основе современной дискретной математики и информатики.

Гомеоскоп прямолинейный с неподвижными частями [ править | править код ]

(Франц. Homéoscope rectiligne à pièces fixes) — позволяет находить записи по совпадающим признакам. Наиболее простая машина Корсакова.

Гомеоскоп прямолинейный с подвижными частями [ править | править код ]

(Франц. Homéoscope rectiligne à pièces mobiles) — позволяет находить записи по совпадающим признакам и в дополнение к этому, по ходу поиска, определяет совпадающие и несовпадающие признаки для каждой записи.

Идеоскоп [ править | править код ]

(Франц. Idéoscope) — определяет совпадающие и несовпадающие признаки сравниваемых записей и, кроме того, показывает отсутствующие у заданной записи признаки других записей. Наиболее хитроумное устройство из всех изобретений Корсакова.

Компаратор простой [ править | править код ]

(Франц. Comparateur simple) — позволяет сравнивать между собой две записи. Задание признаков осуществляется непосредственно перед сравнением, устройство не требует подготовки перфорированных таблиц.

Плоский гомеоскоп [ править | править код ]

(Франц. Homéoscope plane) — позволяет находить записи по совпадающим признакам, определять совпадающие и несовпадающие признаки, число которых может быть очень большим. По существу представляет попытку механизации обработки больших массивов данных, работу с двумерными массивами.

Библиография [ править | править код ]

1832 г. — Корсаков С. Н. публикует брошюру с описанием изобретенных им «интеллектуальных машин», на французском языке. В этом же году он подает прошение в Императорскую Академию наук в Санкт-Петербурге, но не получает официальной поддержки.

1961 г. — Радовский М. И. публикует архивные материалы АН СССР относительно рассмотрения прошения Корсакова.

1982 г. — Поваров Г.Н докладывает об изобретениях Корсакова на семинаре по искусственному интеллекту, проводившемуся под руководством Е. А. Александрова в Центральном доме культуры медицинских работников (г. Москва)

2002 г. — Поваров Г. Н. публикует статью о Корсакове и его изобретениях в книге «Computing in Russia» (VIEWEG, 2002).

2005 г. — В издательстве МИФИ посмертно выходит брошюра Поварова Г. Н. «Истоки российской кибернетики» (М.: МИФИ, 2005), содержащая статью об изобретениях Корсакова, в которой указывается значимость работ Корсакова в истории информатики и искусственного интеллекта, отмечается приоритет в использовании перфорированных карт в информатике за русским изобретателем.

2005 г. — Нитусов А. Ю. (соредактор книги «Computing in Russia») публикует статью на русском языке, посвященную изобретениям Корсакова, в журнале PC Week/RE № 26, 2005.

2008 г. — Шилов В. В. включает обзор изобретений Корсакова в статью «Логические машины и их создатели» (Информационные технологии, № 8, 2008. Приложение).

2007—2009 гг. — На кафедре кибернетики МИФИ под руководством Михайлова А. С. визуализируется работа машин Корсакова.

2009 г. — Михайлов А. С. представляет теоретико-множественную интерпретацию работы машин Корсакова на Научной сессии МИФИ 2009.

2009 г. — Выходят два независимых перевода на русский язык брошюры Корсакова от 1832 года — в книге «Начертание нового способа исследования при помощи машин, сравнивающих идеи» (М.: МИФИ, 2009), с сопроводительной статьей Михайлова А. С., содержащей сведения об истории изобретений, теоретико-множественную интерпретацию работы машин Корсакова и анализ его новаторских идей; в сборнике статей «Электронная культура: трансляция в социокультурной и образовательной среде» (М.: МГУКИ, 2009).

2010 г. — Михайлов А. С. со студентами докладывает об изобретениях Корсакова на заседании Российского гомеопатического общества. 2010 г. — Материал об изобретениях Корсакова входит в вузовский учебник «Программирование на языке высокого уровня» (М.: Издательский центр «Академия», 2010).

2012 г. — Выходит первая книга, посвященная Корсакову — сборник статей «Воин, учёный, гражданин. К 225-летию со дня рождения С. Н. Корсакова» (М.: Техполиграфцентр, 2012). 2013 г. — Шилов В. В. посвящает Корсакову отдельную главу в монографии «История логических машин» (М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2014).

• Дает 100 баллов на ЕГЭ

Профиль «Интеллектуальные робототехнические системы» посвящён умным устройствам, которых становится всё больше вокруг нас в повседневной жизни. Как автопилоты роботов-автомобилей принимают решение о том, какой маршрут выбрать в условиях пробок в крупном мегаполисе? Что нужно сделать, чтобы достоверно передавать данные от разных элементов инфраструктуры в мегаполисе и приходить к единому решению относительно поставленных задач в многоагентных системах? От каких входных данных зависит решение робота-погрузчика о дальнейших этапах погрузочных работ в крупном логистическом терминале? Какие алгоритмы позволяют роботу-спасателю эффективно проводить разведку завалов в условиях, когда ничего не известно о структуре этих завалов? Насколько сложно просчитать перемещение каждого узла манипулятора, переносящего детали кузова разной конфигурации с одного конвейера на другой на заводе по выпуску автомобилей? Именно с такими вопросами столкнутся участники этого профиля, когда будут разрабатывать свои собственные системы управления в ходе работы над заданиями олимпиады.

Этот профиль включён в перечень Российского совета олимпиад школьников и приносит бонусы при поступлении в вузы (какие конкретно — зависит от правил приёма вуза).

Состав команды: 3 человека

• Алгоритмист: проектирование алгоритмов принятия решений, проектирование алгоритмов компьютерного зрения, отработка алгоритмов на модели
• Программист-робототехник: специфика контроллера и работы датчиков, камеры, обработка цифровой информации, теория автоматического управления, одометрия
• Программист-интегратор: знание инструментария отладки, перенос алгоритмов на реальное устройство, отладка, управление фронтом работ

Разработчики:

АНО ВО Университет Иннополис

Основные партнёры:

ООО «КиберТех» (ТРИК)

Академия робототехники “RoboNest” (разработчик методических материалов — Алексей Клячин)

Отборочные этапы

Во втором этапе Олимпиады НТИ участникам предстоит решить несколько заданий, которые требуют как хороших навыков решения классических задач по программированию, так и уверенные знания по геометрии.

Часть заданий этого отборочного этапа будет сформулирована в виде олимпиадных задач по информатике, где есть входные данные и нужно найти ответ. Другая часть заданий будет требовать самостоятельно разобраться со средой программирования TRIK-Studio — участникам необходимо разработать алгоритм управления робототехническим устройством, запускаемым в симуляторе.

Для решения задач необходимо уметь работать в команде, поскольку в ограниченное для второго этапа время один человек может не успеть и изучить новый материал, и разработать решение, и обеспечить для него достаточный набор тестовых данных.

На втором этапе участникам большую помощь окажут ссылки на материалы для самостоятельного изучения. Также заранее рекомендуется посмотреть на разборы задач прошлых лет — это сформирует понимание того, какого рода задачи могут встретиться.

Заключительный этап

Представим себе следующую ситуацию: две команды спасателей на двух беспилотных транспортных средствах перемещаются между завалами на разрушенном стихией предприятии или в населенном пункте. Вдруг, один из вездеходов выходит из строя, успев передать только свой маршрут перемещения до точки, где произошел сбой. Задача для участников заключительного этапа — разработать алгоритмы управления робототехническими устройствами для выполнения спасательной миссии. Каждая команда должна будет запрограммировать модели двух “вездеходов” на выполнение всех операций полностью автономно. В конце, один из роботов должен оказаться в точке финиша, координаты которой задаются с помощью ARTag метки (алгоритмы обработки графической информации, полученной с помощью камеры, а также алгоритмы декодирования ARTag меток должны быть написаны без использования готовых библиотек).

Материалы для участников

Что должен знать участник

Математика: тригонометрия, геометрия, комбинаторика, отдельные разделы теории комплексной плоскости, теории вероятности, теории графов и линейной алгебры;

Информатика: кодирование и декодирование информации, структуры хранения и обработки данных, комбинаторные алгоритмы, алгоритмы перебора и сортировки, обработки графов, алгоритмы вычислительной геометрии, отдельные разделы теории автоматов, базовые алгоритмы преобразования изображений, компьютерного зрения;

Специальные знания в области робототехники: свойства и ограничения цифровых и аналоговых датчиков различного принципа действия, алгоритмы обработки цифровой информации, отдельные главы теории автоматического управления, алгоритмические особенности реализации алгоритмов счисления пути, использование проприоцептивных датчиков и датчиков внешней среды для достижения стабильности навигации, планирование маршрута для мобильных наземных роботов, локализация и построение карты; свойства цифровых камер, получение и обработка графической информации, основные топологии систем для передачи информации, принципы реализации протоколов передачи данных; физические ограничения передачи информации.

Хард скилз

• проектирование и сборка мобильного робототехнического устройства под конкретную задачу;
• моделирование робототехнического устройства и отладка алгоритма управления на модели;
• калибровка аналоговых датчиков;
• сборка показаний с датчиков и анализ полученной информации для оптимизации алгоритма управления;
• адаптация алгоритма, разработанного для модели, к работе на реальном устройстве;
• достижение стабильности работы и отказоустойчивости робототехнического устройства;
• программирование контроллера ТРИК;
• программирование и отладка универсального устройства управления (JavaScript) для решения конкретной задачи;
• механическая калибровка видеокамеры для решения задач компьютерного зрения;
• коммутация нескольких контроллеров ТРИК в единую сеть;
• решение проблем сетевого взаимодействия нескольких контроллеров ТРИК;
• использование итеративного процесса разработки;
• использование систем версифицирования исходного кода для командной разработки программного обеспечения.

Софт скилз

• навыки чтения документации и понимания поставленной задачи;
• навыки генерации и обсуждения идей;
• навыки критического мышления;
• навыки рефлексии и предоставления обратной связи;
• принятие ответственности за выполняемый фронт работ;
• навыки взаимопомощи;
• навыки управления командой разработки;
• навыки работы в команде разработки;
• навык выслушать чужое мнение;
• стрессоустойчивость.

Среди факультетов «ЛА», «Прикладной математики» и «Гуманитарного» факультета существует факультет, рождение которого относится к 1935 году. В своем развитии он прошел тернистый путь вплоть до слияния в 1960 году с приборостроительным факультетом и восстановления, как самостоятельная структура в 1968 г. с наименованием «Установки оснащения ЛА». Сегодня этот факультет имеет весьма современное название — факультет «Робототехнических и интеллектуальных систем» и столь же современное поле деятельности в области специальной авиакосмической робототехники.

Этот факультет выпускает ежегодно до 200 специалистов. Студенты изучают такие дисциплины, как теория автоматического управления, статистическая динамика, теория принятия решений, эффективность авиационных комплексов, системы распознавания образов, системы автоматизированного проектирования и другие сложные проблемы, которые чрезвычайно необходимы хорошему, увлекающемуся инженеру.

Факультет оснащен различными сложными приборами и системами, а также современной вычислительной техникой. Имеет в своем составе 6 вычислительных классов с выходом в Internet.

На факультете подготовлено около 10 докторов и более 100 кандидатов наук. Работа преподавателей и сотрудников на 7факультете отмечена премиями имени МАИ и премиями государственного уровня, такими как премия Совета министров страны, премия Ленинского комсомола, а также другими знаками почета.

В настоящее время работой факультета и его кафедр руководят:

• декан факультета — кандидат технических наук, доцент К. М. Тихонов;
• заведующий кафедрой 701 — кавалер Ордена Дружбы народов Российской Федерации Генеральный директор ОАО «Корпорация «Тактическое ракетное вооружение» доктор технических наук, профессор Б. В. Обносов;
• заведующий кафедрой 702 — кандидат технических наук В. С. Степанов;
• заведующий кафедрой 703 — кандидат технических наук, доцент, заместитель начальника отдела систем самолётовождения ООО «ОАК-Центр комплексирования» Е. С. Неретин;
• заведующий кафедрой 704 — доктор технических наук, профессор В.Н. Евдокименков.
• заведующий кафедрой 705Б — заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор, главный конструктор МОКБ «Марс» А. С. Сыров.

Выпускниками факультета являются Герои Социалистического Труда, академики В. С. Будник и В. П. Мишин, дважды Герой Советского Союза, летчик-космонавт В. Н. Волков и многие, многие другие.

Если Вы хотите получить хорошую подготовку современного инженера и одновременно научиться основам современной экономики, владению иностранным языком, учиться у любящих Вас преподавателей, приходите в приемную комиссию 7 факультета.