Восстание машин отменяется! Мифы о роботизации - Дэвид Минделл

После своего первоначального успеха АБИ более десятилетия использовался в геологической съемке и картографировании, при этом постоянно улучшались точность его навигационной системы, плотность хранения данных и качество фотосъемки. Его температурные и химические датчики могли даже обнаруживать плюмажи гидротермальных вод, поднимающиеся из донных источников, и к 2004 году Йоргер и его команда разработали методы, которые позволяли на основании этих данных находить новые гидротермальные поля.

Пришедший на смену АБИ аппарат «Сентри» был спроектирован специально для выполнения этой новой задачи. В 2010 году похожим способом с его помощью был нанесен на карты плюмаж подводного выброса нефти, вырывавшейся из скважины «Макондо» после катастрофического разлива нефти в результате аварии на добывающей платформе «Дипвотер Хоризон». Эти данные позволили выяснить, что бо́льшая часть разлитой нефти не выбрасывается на берег, а собирается в толще морской воды в виде гигантского облака.

В чем состояла сущность автономности АБИ? Отсутствие буксирного троса определенно позволяло аппарату перемещаться свободно, а также приближаться вплотную к деталям изрезанного рельефа, что было бы трудно достижимо при использовании буксируемого устройства типа «Ясона» или даже опасно в случае «Элвина». Пришлось продумать множество особенностей его конструкции и деталей программного обеспечения, которые требовались только для того, чтобы аппарат мог уходить на глубину и безопасно возвращаться, ни обо что не ударившись, и обладал достаточным интеллектом, чтобы в случае проблем аварийно всплыть и позвать на помощь. Базовая схема перемещения, однако, была сетью простых прямых линий, идущих назад и вперед, и покрывала максимальную территорию без пропусков. Так же как и в нашем мысленном эксперименте с лунным роботом-прыгуном, научными исследованиями все равно занимались ученые, которые пользовались полученной информацией, интерпретировали данные карт и таким образом как бы присутствовали посреди изучаемого ландшафта.

Более того, погружения АБИ в действительности стали менее автономными после того, как был достигнут прогресс в технологии акустической связи. Первоначально во время своих погружений АБИ действовал почти независимо от команд человека: все, что можно было сделать, – это услышать от него несколько акустических импульсов, означающих, что аппарат все еще «жив», да послать ему с поверхности один-единственный звуковой код, служивший командой на прерывание задания и всплытие. «Помимо этого и данных слежения „сверху“ [с поверхности], мы понятия не имели, что в те моменты происходило там, внизу», – вспоминает инженер Рич Камилли.

Однако постепенно возможности по передаче данных сквозь толщу воды возрастали. Подводные акустические модемы стали способны пересылать пакеты данных на расстояние нескольких километров в воде, примерно как старые телефонные модемы переводили компьютерные данные в последовательности жутко звучащих трелей и бульканья, и работала эта связь примерно с той же скоростью. С использованием таких модемов автономные подводные устройства наподобие АБИ смогли возвращать центру управления пакеты данных – текстовые сообщения с данными телеметрии, навигационного положения, текущей глубины, состояния батарей и даже данные с целевых научных датчиков и камер. В то же время те, кто управлял аппаратом с поверхности, получили возможность загружать в него новые команды, в том числе менять «на ходу» план разведки.

Во время одного из погружений АБИ в 2009 году отказал основной комплект бортовых навигационных гироскопов. Чтобы не прерывать «вылазку», в ходе которой уже начали поступать ценные данные, инженеры стали передавать аппарату на глубину команды переместиться на несколько метров в том или ином направлении, по сути, «управляя» аппаратом как джойстиком, посредством малоскоростного канала связи (что очень похоже на то, как советские инженеры управляли своими луноходами на поверхности Луны в 1970-х годах). Таким образом, настоящей задачей стало не увеличение автономности системы, а конструирование систем отображения и алгоритмов, которые помогали бы людям оценивать данные аппарата в реальном времени.

Как и в случае связи с объектом, находящимся на Марсе, подводная акустическая связь имеет свои ограничения. Ширина полосы пропускания ничтожна по сравнению с самой простой связью WiFi в кафе, а временна́я задержка на больших расстояниях измеряется секундами, то есть она такая же или больше, как при радиосвязи с объектом на Луне. Кроме того, как бы операторам АБИ или «Сентри» ни хотелось оставаться на связи со своими роботами, для выполнения других задач им порой приходится уводить свое судно на большие расстояния от места погружения. В такие периоды подводный аппарат работает в автономном режиме.

И все равно, даже если подводный робот функционирует без связи с плавучей базой на протяжении всего погружения, он регулярно возвращается на борт. Инженеры привыкли думать, что автономия начинается с момента погружения аппарата. Но если глядеть на вещи шире, то исследовательская система представляет собой совокупность обитаемого аппарата (судна) и автоматического аппарата, который периодически запускается с борта первого в автономные выходы, завершающиеся его возвращением к своим операторам для обмена данными, зарядки энергией и получения новых инструкций. Как и во время поиска обломков самолета Air France, автономность здесь имеет периодический характер, зависящий от местоположения, качества связи и множества других факторов. В промежутках между автономными периодами люди регулярно вмешиваются в работу аппарата. Автономность снова существует лишь в определенном контексте.

Джеймс Кинзи когда-то пришел работать молодым инженером в Лабораторию глубоководных погружений, лелея большие планы в области разработки автономных устройств. Он начал с построения вероятностных моделей распределения гидротермальных источников по океанскому дну и пытался сделать так, чтобы подводные аппараты могли по текущим данным своих датчиков направляться к источникам. Со временем, однако, Кинзи осознал, что «стремление вложить в аппарат такое количество автономности, скорее всего, являлось проблемой с самого начала». В силу самой сути океанографических исследований сложно заранее сформулировать задачи очередного погружения, поскольку условия у цели постоянно меняются. Что бы ни закладывалось в программу аппарата, оно основывается на неких заранее сделанных предположениях об условиях среды и моделях, которые могут перестать совпадать с реальностью в меняющемся контексте. «Возможно, мы сосредоточились не на тех аспектах понятия автономности… Мы хотим, чтобы аппарат сам понимал многое из того, что вокруг него происходит, а эти данные могут быть ему вообще недоступны». Кинзи по-своему выразил то же удивление, которое испытали конструкторы марсианских планетоходов, когда их абстрактные схемы столкнулись с реальностью.

«Одна из проблем работы с устройством, которое способно принимать решения самостоятельно, – рассказывает Кинзи, – это определенная доля непредсказуемости в его действиях. Если даже, допустим, мы следим за ним, то [имеем шанс воскликнуть: ] "Господи, он вдруг свернул на юго-запад! Он сломался или это сработал элемент из дерева принятия решений?"» Работы на больших глубинах в океане стоят дорого, и, хотя людей на борту автономных подводных аппаратов нет, они все равно ценны. «Люди хотят знать, где находится и что делает их оборудование, – замечает Кинзи. – Особенно если заплатили за него кучу денег».

Следует также учесть, что развитие технологий связи не стоит на месте. Например, становится возможной практическая реализация оптической связи. По сути, это комплект светодиодных ламп, которые мигают с высокой частотой, посылая данные сквозь толщу воды; с их помощью можно добиться скорости передачи данных, соответствующих связи WiFi, на коротких дистанциях порядка сотен метров под водой. В рамках этой технологии можно с борта судна опускать под воду в глубину моря оптический модем, который будет там играть роль своеобразного уличного фонаря. При этом автономный подводный аппарат может приблизиться к нему, обменяться данными через световой канал и снова отправиться работать на маршрут. Также человек имеет возможность удаленно управлять с борта судна самим аппаратом, когда он находится в пределах дальности оптической связи от модема, и позволять ему выполнять самостоятельные задачи, когда аппарат удаляется за границу дальности или связь утрачивается. В этом случае автономность становится функцией местоположения и ширины канала связи.

Так или иначе, но границы между пилотируемыми, дистанционно управляемыми и автономными подводными аппаратами начинают размываться. Инженеры сейчас грезят об исследованиях океана при помощи многочисленных аппаратов, работающих согласованно. Внутри некоторых из них могут быть люди, другие окажутся дистанционно управляемыми или автономными, и каждый из этих аппаратов будет способен работать в любом из режимов в нужные моменты времени. Последнее усовершенствование «Элвина» включало установку программного обеспечения, изначально разработанного для автономных устройств. Не исключено, что когда-нибудь он будет работать на связи с судном через оптоволоконную «привязь». А когда-нибудь, может быть, и без экипажа.