Восстание машин отменяется! Мифы о роботизации - Дэвид Минделл

А теперь вспомним часто повторяемую жалобу Сквайерса о том, что работа с роверами продвигается медленно: «Потребовалось четыре года, чтобы выполнить недельный объем полевой съемки! Все продвигалось просто мучительно медленно». Его возмущение трудно понять. Если исходить из этих слов, то людей на Марс следовало бы послать ради скорости их работы – конечно, мало кто считает это уважительной причиной. За сотни миллиардов долларов можно послать на Марс людей, чтобы они пробыли там несколько месяцев, тогда как роверы уже более десяти лет позволяют нам работать на Марсе – за цену, сопоставимую со стоимостью одного запуска шаттла.

Клэнси объясняет слова Сквайерса отражением меры ощущаемого учеными присутствия на реальном ландшафте. Телеуправляемые аппараты могут способствовать ощущению присутствия, но за это приходится платить определенную цену. «Ученые оказываются отделены от того ландшафта, по которому они хотели бы пройтись», – отмечает Клэнси. – Добиваясь успеха при использовании цикла удаленного управления роботами, исследователи начинают хотеть большего – тот уровень имитации присутствия, который предоставляют роверы, «сносный, но не приносит удовлетворения». Примерно так же отзываются об этом и пилоты «Предейтора».

В мысли о том, что якобы «геологи за минуту сделали бы работу, которую марсоходы выполняют за день», ученые усматривают фундаментальную ошибку. Наличие задержки сигнала на самом деле стимулирует научную группу к тому, чтобы тщательно анализировать получаемые данные, обдумывать их и вырабатывать обоснованное и согласованное решение, как действовать дальше. Так же, как и в пункте управления «Ясоном», наземные команды ученых могут обсуждать между собой дальнейшие действия – новые планы работы в пространственно-временной привязке.

Одной из причин того, что роверов называют «роботами-геологами», является впечатление, будто они действуют автономно. И хотя это не так, сама идея о том, что операторы взаимодействуют с аппаратами и виртуально погружаются в иную среду посредством канала связи с 20-минутной задержкой, оставляет место для определенной автономии роверов. Понятно, что «Оппортьюнити» должен быть способен реализовывать некоторые локально сформированные команды в долгих промежутках между поступлением инструкций с Земли. И действительно, он выполняет без вмешательства человека множество операций в циклах обратной связи и служебных задач для управления научными инструментами и поддержания систем ровера в исправности.

Но на практике автономия ровера для инженеров, которые им управляют, является ресурсом, который они могут использовать или не использовать. Например, ровер может самостоятельно проложить себе путь по россыпи камней или других препятствий, анализируя изображения, полученные его собственной камерой при помощи программы автоматической навигации. Но в этом режиме через каждые 10 секунд он останавливается и в течение следующих 20 секунд вновь «разглядывает» местность. Такая автономия стоит дорого в отношении времени – ведь ровер может ехать в три раза быстрее, когда следует заранее заданному плану перемещения. В другом автономном режиме ровер может выбирать для исследования камни по набору заданных учеными критериев. В обоих случаях автономный режим служит для выполнения определенных задач, настраивается и включается людьми-операторами и имеет свою цену: для того чтобы ровер мог двигаться быстрее, необходимо затратить многие часы на анализ и планирование.

По словам Клэнси, автономия в данном случае – «совокупность взаимоотношений между людьми, техникой и целевой средой». И снова мы обнаруживаем, что автономия аппарата имеет смысл лишь в определенном контексте. Один из инженеров-конструкторов автоматики марсохода был «удивлен», что робот, в разработке которого он участвовал, попав в реальные условия, стал работать скорее в качестве «партнера» и участника совместной работы наземной команды, чем самостоятельно действующего аппарата. Так нередко удивляются те инженеры, чье выработанное в лабораторных условиях понимание автономности сталкивается с реалиями использования роботов в действительности.

Некоторые утверждают, что, если бы люди присутствовали на Марсе, они более результативно выполняли бы работу. Но откуда эта необходимость в результативности, в возможности выполнять больший объем работы за меньшее время? «Ну, – следует ответ, – если время полевой работы геолога стоит очень дорого и геологу его трудно заполучить, то, конечно, надо постараться добыть как можно больше сведений за наименьший период». Но ведь полевой сезон марсоходов MER длится уже не менее десяти лет. И, более того, время между последовательно наступающими солами продуктивно используется учеными, чтобы привести в порядок свои мысли, достичь взаимного согласия и спланировать последующие действия.

Астронавты «Аполлонов» часто говорят о том, что их работа в полете проходила в спешке и им приходилось выполнять большое количество заданий в ограниченное время, причем эти ограничения были вызваны их собственным присутствием. Если наука – это интеллектуальное занятие, то, может быть, имеет смысл растягивать во времени процесс осознания?

Я спрашивал полевых геологов, что именно в их работе требует взаимодействия со средой в реальном времени. Что они потеряют, если сам рабочий процесс станет длиться дольше? После нашей дискуссии Кип Ходжес заявил: «Я не могу придумать ни одной причины, по которой полевому геологу надо было бы реагировать быстро».

Вспомните, что является нашей задачей, – геология. Где бы то ни было: под водой, на поверхности Земли, на Луне или на Марсе. Она изучает среды, которые, как правило, не менялись на протяжении миллионов или даже сотен миллионов лет. На их изучение времени предостаточно.

Конечно, можно назвать случаи, когда приходится иметь дело с быстро протекающим явлением в динамике реального времени, которое ученые вынуждены исследовать так же быстро. Возможно, речь идет о потоке грязи или лавы или о существах, обитающих внутри глубоководных нор, к которым во время погружений наведывается «Элвин». Но даже биологи в основном предпочитают наблюдать за своими объектами исследований со стороны, не вмешиваясь в их жизнь, поэтому и им достаточно высокоскоростных записывающих устройств. В межпланетных исследованиях мы изучаем явления, которые протекают медленно; разницы в эффективности между двухнедельным пилотируемым полетом (100 млрд долларов) и десятилетней работой автоматов (1 млрд) в отношении сбора и изучения камней нет.

Дэн Лестер, астроном из Университета штата Техас, утверждает, что нам следует переосмыслить традиционную концепцию освоения космоса. Несмотря на то что уже сейчас ученые с помощью марсоходов занимаются именно освоением другой планеты, NASA до сих пор применяет термин «освоение космоса» лишь к пилотируемым полетам, в то время как конгрессмены предпочитают говорить о «присутствии человека в космическом пространстве», подчеркивает Лестер. «Когда конгресс подкрепит слова о "присутствии человека в космическом пространстве" 17 млрд долларов для агентства, – пишет Дэн, – они обретут кое-какую весомость».

Почему же присутствие человека на Марсе непременно должно означать «попрание марсианского песка ногами», в то время как удаленного присутствия, возможность которого нам предоставляют «Спирит» и «Оппортьюнити», достаточно для того, чтобы ощутить себя в чужеродной среде?

Лестер указывает на фактор, который, по его мнению, «не позволяет напрямую сопоставлять освоение космоса и применение роботов в земных условиях». Этот фактор – задержка в передаче команд управления и данных. Как утверждает Лестер, именно эта задержка делает любое ощущение присутствия на Марсе «откровенно ущербным». Он полагает, что удаленно присутствовать где-то можно только в том случае, когда задержки сигнала примерно равны человеческому времени реакции, около 200 миллисекунд, что недостижимо на расстоянии между Землей и Марсом.

За 200 миллисекунд луч света проходит расстояние около 30 000 км, и это расстояние Лестер называет «когнитивным горизонтом» – в его пределах мы можем ощущать удаленное присутствие, а за его пределами – нет. Луна находится в шесть раз дальше когнитивного горизонта, а Марс – в тысячи раз дальше.

Дэн Лестер и его коллега по работе в NASA Харли Торнсон отстаивают необходимость непосредственного присутствия человека в условиях Марса, хотя, возможно, и не на самой его поверхности. Если требуется достичь лишь околомарсианской орбиты, то нужно запускать с Земли космический аппарат в два раза более легкий по сравнению с тем, который необходим для дорогостоящей и рискованной вылазки на поверхность планеты. Лестер и Торнсон полагают перспективной возможность «орбитального телеуправления», когда астронавты в корабле, обращающемся на орбите Марса или другого тела, удаленно управляют роботами на его поверхности. «Процесс освоения и изучения космических объектов, основанный на присутствии человека, может и не требовать физического присутствия на месте работ, – пишут они, – но, вероятно, человек должен находиться поблизости… Речь идет лишь о переносе восприятия из одного местоположения, которое может быть относительно недружелюбным, в другое, более комфортное».