Микола Амосов - основоположник біокібернетичних інформаційних технологій | |
Матеріал підготовлено к.т.н. О.М.Касаткіним
і к.т.н. Л.М.Касаткіною, співробітниками відділу "Нейромережеві технології
обробки інформації" Міжнародного науково-навчального центру інформаційних
технологій і систем НАН України (першими аспірантами М.М.Амосова в галузі
кібернетики). |
"Біблія" відділу біокібернетики |
Робототехнічний період
Початкова спрямованість робіт школи Амосова на комплексне моделювання психічних функцій значною мірою визначила "робототехнічну" тенденцію подальших досліджень, що проводились у Відділі.
Слід зазначити, що в 80-х роках ХХ ст. робототехнічна тематика стала в СРСР дуже популярною, мали місце навіть безпосередні вказівки партії й уряду на особливу актуальність робіт у даному напрямку. Була, таким чином, створена певна ніша, у якій багато дослідників проблем штучного інтелекту могли знайти своє місце. Згодом, однак, з'ясувалося, що промисловість країни не може забезпечити ефективне використання пропонованих наукою високоінтелектуальних пристроїв, так що робототехнічний бум поступово стих. Проте, протягом декількох років, роботи в цьому напрямку приносили дуже цікаві наукові результати.
Ознаки кризи нейрокібернетики, що насувалася в той час, стимулювали роботи, спрямовані на одержання результатів, що могли б мати практичне, прикладне значення. Для Відділу М.М.Амосова такі дослідження природним чином виявилися зв'язаними зі створенням макетів автономних рухомих роботів і розробкою нейромережевих систем керування. Треба сказати, що на початковому етапі цієї "макетної епопеї" Микола Михайлович був категорично проти такого відволікання на "залізяки". Але його вдалося переконати, у підсумку було розроблено і досліджене ціле сімейство таких роботів. Ініціатором і керівником робіт цього напрямку був співробітник Амосівського Відділу Е.М.Куссуль (після того, як М.М.Амосов залишив посаду зав.відділом саме він очолив відділ біокібернетики). У 1972-1975 рр. був створений перший у СРСР автономний транспортний робот "ТАЇР". Його розробка завершилася успішною демонстрацією отриманих результатів на ІV міжнародній конференції по штучному інтелекту в м.Тбілісі (Грузія), 1975 р. (був знятий і показаний на конференції короткометражний фільм про ТАЇР). Робот демонстрував цілеспрямований рух у природному середовищі, обхід перешкод тощо. ТАЇР являв собою триколісний самохідний візок з системою датчиків (далекомір і тактильні датчики). Керувався він апаратно реалізованою нейронною мережею (вузли мережі - спеціальні електронні схеми, зібрані на транзисторах; зв'язки між вузлами - резистори).
Випробування ТАЇРа проводилися в парку біля Амосівської клініки серцевої хірургії. (Відділ біокібернетики в той час знаходився на її території і М.М.Амосов керував тоді одночасно і клінікою і Відділом). Робот повинен був під час руху обходити такі перешкоди як люди, дерева, ослони і т.п. Мета руху робота задавалася координатами точки на місцевості. Експериментальне дослідження ТАЇРа продемонструвало принципову можливість створення цілком автономного робота, керованого апаратно реалізованою нейронною мережею. У той же час воно показало всю складність організації взаємодії робота з природним середовищем і необхідність використання нейронних мереж, що навчаються самі завдяки зворотнім зв'язкам від середовища. Дослідження можливості створення роботів з нейромережевими системами керування, що навчаються самі, було проведено на створеному в 1979 р. макеті МАЛЮК.
Надалі було створено ще декілька роботів, на яких перевірялися різні схеми керування рухом і взаємодії з зовнішнім середовищем. У 1980-1981 р. був створений макет транспортного робота STAR, на якому відпрацьовувалися алгоритми керування "великого" транспортного робота, створюваного на базі серійного автонавантажувача.
Дослідження й удосконалення алгоритмів керування роботом під час руху в природному середовищі було продовжено в 1984-1986 р. на макеті МАВР. Ця робота проводилася за замовленням Міністерства оборони СРСР і була спрямована на створення автономного робота, здатного цілеспрямовано пересуватися в умовах складної пересіченої місцевості. Оригінальні конструктивні рішення забезпечили МАВРу високу прохідність і надійний захист схем керування, що були розміщені усередині бочкоподібних коліс. Інформація про зовнішнє середовище надходила від далекомірів, оптичних і тактильних датчиків на програмно реалізовану (бортовий комп'ютер) нейронну мережу. В результаті обробки вхідної інформації приймалося рішення про напрямок переміщення чи інші операції, включені у блок прийняття рішень. Прийняті рішення активували відповідні виконавчі механізми.
Дослідження МАВРа завершили "робототехнічний" період школи М.М.Амосова. Отримані результати описані в колективній монографії "Нейрокомпьютеры и интеллектуальные роботы". Слід зазначити, що ця монографія узагальнює основні результати робіт відділу за 80-і роки ХХ ст. і її зміст далеко виходить за рамки власне робототехнічної тематики. Зокрема, у ній знайшли відображення результати інтенсивних досліджень, спрямованих на створення методів і практичних прийомів використання нейромереж при побудові експертних систем, заснованих на формалізації оціночних експертних знань, зазвичай дуже розпливчастих і важко формалізуємих. Практичним результатом цих робіт стало створення інструментальної програмної системи VESTA, що підтримує роботу експерта по автоформалізації власних знань у вигляді нейромережевої структури, здатної автоматично трансформуватися в систему підтримки прийняття рішень.
