Облачная робототехника – Применение и проблемы использования

Облачная робототехника это отрасль робототехники, которая пытается применять такие «облачные» технологии, как облачные вычисления, облачное хранение данных и другие Интернет-технологии, сосредоточенные на выгодах параллельной инфраструктуры и сервисах совместного использования для робототехники. При соединении с облаком робототехника может извлекать выгоду, применяя мощные технологии вычисления, хранения данных и коммуникации, используемые в современных облачных дата-центрах. Они способны обрабатывать и делиться информацией, получаемой от различных роботов или агентов (других механизмов, «умных» приборов, людей и т.д.). Люди также могут удаленно передавать задания роботам при помощи компьютерных сетей.

Облачная робототехника, технология будущего

Облачные вычислительные технологии дадут роботизированным системам возможность получить объемные мощности при уменьшенных затратах, связанных с облачными технологиями. Таким образом, после создания меньшие по размеру, более дешевые и умные роботы будут обладать «облачным» интеллектом. «Мозг» будет состоять из дата-центра, базы знаний, планировщиков задач, глубокого обучения, обработки информации, моделей окружающей среды, поддержки коммуникаций и многого другого.

Облачная робототехника компоненты

Облако роботов будет иметь, по меньшей мере, шесть важных компонентов:

  • Предлагаемая глобальная библиотека изображений, карт, данных объектов, часто – с геометрическими и механическими свойствами, экспертная система, база знаний (к примеру, Семантическая паутина и дата-центры);
  • Массивно-параллельное вычисление по запросу для статистического моделирования на основе заданного образца и планирование движений, планировщик задач, коллаборация между несколькими роботами, планирование и координации систем;
  • Разделение между роботами выходных данных и траекторий, а также – система динамического контроля и поддержка обучаемости;
  • Разделение с человеком открытым исходным кодом, данными и шаблонами программирования, экспериментирования и разработки технического оснащения;
  • Управление со стороны человека по запросу и помощь в оценке, обучении и исправлении ошибок;
  • Расширенное взаимодействие между роботом и человеком через различные пути (семантические базы знаний, сервисы по типу «SIRI» от «Apple», и т.д.).

Применение облака

Автономные мобильные роботы.

Беспилотные автомобили от «Google» являются облачными роботами. Они используют Сеть для доступа к огромной базе карт, спутниковых снимков и моделей окружения (типа «Панорама») компании, совмещают их с выдаваемыми в реальном времени данными с GPS-навигации, камер и 3D-датчиков на монитор для определения своего местоположения с точностью до сантиметра. Также они синхронизируются с прошлыми и нынешними схемами дорожного движения во избежание аварий. Каждая машина учится чему-то при взаимодействии с окружением, дорогами, при вождении или определенных условиях, и посылает информацию на облачный сервер «Google», где она может быть использована для улучшения характеристик других авто.

Облачные медицинские роботы.

Медицинское облако, также известное, как здравоохранительный кластер, состоит из различных услуг. Это – хранилище болезней, электронные медицинские записи, система управления здоровьем пациента, практические и аналитические сервисы, разрешения клинических кризисов, экспертные системы и так далее. Робот может присоединяться к облаку для обеспечения клинического обслуживания, а также – оказания помощи докторам (к примеру, робот-ассистент при хирургических операциях). Более того, также обеспечивается совместная работа путем распределения информации среди врачей и медсестер о клиническом лечении.

Вспомогательные роботы.

Домашний робот может использоваться для охраны здоровья и жизни пожилых людей. Система собирает данные о состоянии здоровья пользователей и обменивается ими с облачной экспертной группой докторов, облегчающих жизнь пожилых пациентов, особенно – имеющих хронические болезни. К примеру, роботу способны обеспечить спасение пожилого человека от падения или экстренные медицинскую помощь при болезнях сердца или крови. Сиделки, закрепленные за ними, могут также быстро получать сообщения от робота через Сеть.

Промышленные роботы.

Как говорилось в немецком проекте «Четвертая промышленная революция»: «Промышленность – на пороге четвертой промышленной революции. Управляемые Интернетом, реальные и виртуальные миры становятся все ближе и ближе, формируя Интернет вещей. Промышленное производство будущего будет характеризоваться сильной индивидуализацией товаров при условии высокой гибкости самого производства, растущей интеграцией потребителей и бизнес-партнеров в дело и процессы, связанные с налогом на добавочную стоимость, а также – связь между производством и высококачественным обслуживанием, ведущее к появлению так называемых гибридных товаров». В производстве роботизированные облачные системы могли бы учиться выполнять такие задания, как переплетение проводов или кабелей и выравнивание набивки по шаблонам профессиональной базы знаний. Группа роботов может распределять информацию для некоторых совместных задач. Кроме того, потребитель сможет сделать индивидуальный заказ для роботов-производителей напрямую через Интернет-систему. Другой потенциальной системой может стать роботизированная система покупки и доставки, при которой сразу после размещения заказа складской робот отправляет данные автономной машине или дрону, которым предстоит доставить товар покупателю.

Исследования

Проект «RoboEarth»

Он финансировался в рамках Седьмой рамочной программы Евросоюза по исследованию и разработке технологических проектов, в частности – для исследования области облачной робототехники. Цель проекта – позволить роботизированным системам получать выгоду из опыта других роботов, подготовка почвы для быстрых улучшений сознания и поведения и, в конце концов, для более умелого и сложного взаимодействия между человеком и машиной. «RoboEarth» предлагают инфраструктуру для облачной робототехники. База данных проекта, оформленная по подобию Всемирной паутины, будет хранить знания, созданные людьми – и роботами, в машиночитаемом формате. Данные, хранящиеся в этой базе знаний, будут содержать компоненты программ, карт для навигации (к примеру, местоположение объектов, модели мира), знания по задачам (например, действия в рецепте, методы управления), и модели распознаваемых объектов (к примеру, изображения, модели объектов). Технология «Cloud Engine» включает в себя поддержку мобильных роботов, автономных транспортных средств и дронов, которые нуждаются в большом объеме вычислений для навигации.

Проект «Rapyuta»

База для облачной робототехники с открытым исходным кодом, созданная на основе «RoboEarth Engine» и разработанная исследователями из Швейцарской высшей технологической школы в Цюрихе. Каждый робот, связанный с базой, может заниматься безопасными вычислениями в среде, давая им возможность пересылать свои массивные вычисления облачному серверу. К тому же, компьютерная среда вычислений одного робота тесно связана с другим и обеспечивает широкополосное соединение с хранилищем данных «RoboEarth».

Система «RoboBrain»

Крупная вычислительная система, обучающаяся за счет Интернет-ресурсов, находящихся в открытом доступе, компьютерных симуляций и реальных испытаний роботов. Она собирает все данные о роботах в исчерпывающей и взаимосвязанной базе знаний. Ее можно будет применять, в том числе, для создания прототипов в исследованиях, домашних роботов и беспилотных автомобилей. Цель соответствует названию проекта – создать централизованный интерактивный электронный мозг для роботов, к которому у них будет доступ. Проектом владеют Стэнфордский и Корнеллский университеты. Также его поддерживают Национальный научный фонд, Управление военно-морских исследований, Научно-исследовательское управление при Сухопутных Войсках, «Google», «Microsoft», «Quallcom», Фонд Альфреда Слоуна и Национальная Робототехническая Инициатива, чья цель – улучшить робототехнику для помощи Соединенным Штатам в достижении большей конкурентоспособности в мировой экономике.

Сервис «MyRobots»

Сервис для подсоединения роботов и «умных» устройств к Интернету. Проект можно рассматривать, как социальную сеть для роботов и умных приборов (к примеру, «Facebook» для роботов). При помощи социализации, сотрудничества и совместного использования компьютеров, роботу смогут также извлекать пользу из этих взаимодействий путем распространения информации со своих датчиков, что даст возможности понимания их перспектив или нынешнего состояния.

Программа по сотрудничеству в пограничной англо-французской зоне «COALAS» финансируется в рамках Программы сотрудничества стран Евросоюза. Миссией проекта является разработка новых технологий для людей с физическими недостатками через социальные и технологические инновации, а также – социальное и психологическое здоровье пользователей. Цель – создать познавательную вспомогательную систему жизнеобеспечения, подключенную к здравоохранительному кластеру вместе с человекоподобными домашними роботами обслуживания и умным инвалидным креслом.

Операционная система «ROS» обеспечивает экосистему для поддержки облачной робототехники. Эта система – гибкая, и разработана в качестве базы для разработки программ для роботов. Это – собрание инструментов, библиотек и общепринятых задач, нужных для того, чтобы упростить задание по созданию сложной и устойчивой модели поведения для роботов на основе самых различных платформ. Библиотека система выполнена исключительно на языке Java (этот подвид называется «ROSJava»), что позволяет разрабатывать для роботов приложения на базе «Android». С тех пор, как «Android» стал стремительно развивающимся рынком с миллиардами пользователей, это может стать серьезным скачком в развитии облачной робототехники.

Ограничения облачной робототехники

Хотя роботы могут получать пользу от различных преимуществ облачных вычислений, облачная робототехника не является универсальным решением для робототехники:

  • Контроль движений робота, слабо связанных с датчиками, и обратная связь от контролера не принесет слишком много пользы при использовании облака;
  • Приложения на основе облачного сервера могут работать медленно или не работать вовсе из-за запросов высокого уровня или неполадок в сети. Если робот слишком сильно зависит от облака, ошибка в сети может оставить его «безмозглым»;
  • Задачи, включающие исполнения в реальном времени, требуют автономных вычислений.

Проблемы

Исследование и развитие показала, облачная робототехника повлечет за собой потенциальные проблемы и вопросы:

  • Вычисления, совершаемые при межсоединении с регулярным шагом, распараллеливание схем вычисление в зависимости от инфраструктуры автоматизации;
  • Сбалансированность трафика и операций, совершающихся между локальными и облачными вычислительными мощностями;
  • Базы знаний и изображений;
  • Коллективное обучение машин, подключенных к облаку;
  • Инфраструктура/Платформа или Программы, использующиеся, как Сервисы;
  • Интернет вещей в робототехнике;
  • Интегрированное и совместное ошибкоустойчивое управление;
  • Большой объем данных. Данные, собранные и/или распространенные между крупными доступными сетями, могут дать решения для проблем классификации или открыть новые шаблоны;
  • Беспроводная коммуникация, соединение с облаком;
  • Системная архитектура облачного сервера для роботов;
  • Инфраструктура с открытым доступом и исходным кодом;
  • Распределение рабочей нагрузки;
  • Стандарты и протоколы.

Риски

Безопасность инфраструктуры. Концентрация вычислительных мощностей и пользователей, связанных с облачным сервером, также связано с количеством угроз безопасности. Из-за их размера и значимости, облачная информационная среда часто становится целью атаки виртуальных машин, вредоносных программ, атак путем подбора паролей и так далее.

Приватность информации. Хранение конфиденциальной информации на облачном сервисе подразумевают передачу контроля над безопасностью информации провайдеру. К примеру, каждый облачный сервер содержит много информации от клиентов, в том числе – персональных данных. Если домашний робот будет взломан, то пользователи рискуют своей личной безопасностью и приватностью такой информации, как местоположение дома, снимки из жизни, виды дома и так далее. Преступники могут получить доступ к этим данным, а позднее – и выложить в Интернет. Другая проблема в том, что в случае взлома робот перейдет под управление другого человека, и будет представлять опасность для пользователя.

Этические проблемы. С некоторыми этическими вопросами робототехники, особенно – облачной робототехники, стоит считаться. Как только робот будет подключен, существует риск получить доступ со стороны других людей. И станет непонятно, кто будет нести ответственность за то, что робот выйдет из-под контроля, и будет совершать противоправные деяния.


Последние новости

Добавить комментарий