Звучит интригующе, не правда ли? Сразу вспоминаются военные машины из «Терминатора» и роботы-пришельцы из «Трансформеров». Реальность же не столь эффектна: «армией» называют автоматизированную систему из множества роботов, взаимодействующих между собой и централизованно управляемых. Замена труда людей на искусственный интеллект и технические возможности такой «армии» на предприятии приводит к более качественному и быстрому выполнению функций, открывает безграничные перспективы развития. Конечно, с ее помощью мировое господство не завоюешь, а вот лидирующие позиции на потребительском рынке – вполне, что в современных реалиях намного важнее.
Примером использования «армии» роботов выступает одна из популярнейших в Британии платформ онлайн-шоппинга Ocado. Каждый день компания получает десятки тысяч заказов, а на складах предприятия хранятся, перемещаются и сортируются сотни тысяч товаров для того, чтобы сформировать и доставить заказ каждому покупателю. Тим Штайнер, генеральный директор компании, видит секрет успеха именно в автоматизации рабочего процесса, позволяющей сэкономить 15-20% расходов на маркетинг и в разы улучшить качество сервиса.
Но вернемся к самой «армии» роботов. Предположим, вы хотите создать подобную автоматизированную систему, отвечающую вашим требованиям, для своего предприятия. С чего же следует начать?
Этап 1: поиск и исследование
Прежде всего вам нужно определить функции, которые должна выполнять ваша «армия», ее численность, место ее расположения и влияние внешних условий на систему. Ваш первый шаг – сбор и анализ данных. Затруднения могут возникнуть уже на этом этапе, и вам придется искать оптимальные решения.
Компания Ocado Technology, контролирующая автоматизацию на складах Ocado, столкнулась с проблемой 4D оптимизации – контроля перемещений каждого робота в трехмерном пространстве склада в режиме реального времени. Кроме того, устройства должны выбирать оптимальный маршрут и расположение товаров с учетом не только текущих, но и предстоящих заказов. Эта задача потребовала сложных математических расчетов, применения алгоритмов работы с большими данными и использования методов машинного обучения. Зато результат превзошел все ожидания: система с высокой точностью способна предсказывать предстоящие заказы на основе имеющейся выборки данных. Подробнее об этом немного позже.
Кроме того, большинство уже разработанных материалов и технического оборудования для сборки роботов не отвечало требованиям компании. Специалисты из Ocado Technology долго трудились над усовершенствованием датчиков, средств коммуникации, навигации и перемещения в пространстве, а также создавали уникальные устройства, конструкция которых лучше всего подходит для роботов Ocado.
Этап 2: разработка конструкции отдельного робота
Когда основные принципы работы всей системы определены, пора задуматься о функциях и устройстве ее элементов. Конструкция каждого робота должна отвечать техническому заданию.
Для роботов из «армии» Ocado важнейшими требованиями являются мобильность устройств и эффективность использования энергии, поэтому они имеют небольшой размер (примерно со стиральную машину), обтекаемую форму и работают от аккумулятора, напоминающего внешне автомобильный. Химический состав силового модуля позволяет минимизировать тепловые потери и снизить время зарядки. Роботы оснащены множеством датчиков и приводов, управляемых мощными микроконтроллерами. Контроль данных осуществляется в операционных системах Linux, с помощью программы управления в реальном времени, написанной на языке программирования Java и объединяющей данные с датчиков роботов; обмен данными осуществляется по беспроводному протоколу связи Ocado. Разработчики протестировали много вариантов дизайна и конструкции, после чего выбрали оптимальный вариант, и в результате каждый робот справляется со своей задачей на высшем уровне.
Этап 3: управление системой
Вы уже получили тысячи идеально спроектированных и собранных роботов, но «армией» они пока не являются. Каждое устройство должно не только правильно выполнять свою функцию, но и взаимодействовать с остальными устройствами, осуществляя обмен данными. Перед вами сложнейшая задача: объединить отдельных роботов в единую управляемую систему.
Читать также: Попытка избежать восстания машин: Первая Конституция Искусственного Интеллекта
Ocado Technology в сотрудничестве с технологической фирмой консультирования «Кембриджские Консультанты» разработали коммуникационную систему, способную контролировать тысячи устройств на территории складов общей площадью около 40 км2. Создатели называют ее «самой плотной мобильной сетью в мире». Разработанные компаниями чипы отправляют информацию с датчиков роботов в центр управления, используя нелицензионный спектр в диапазоне 5 ГГц, что позволяет значительно сократить время передачи данных. Для обеспечения работы на большой дальности использована система множественного доступа с частотным разделением каналов OFDMA. Роботы в «армии» были разбиты на группы, для каждой из которых был выделен отдельный коммуникационный канал. В итоге 43200 устройств взаимодействуют и обмениваются информацией, используя систему всего из 24 каналов, занимающих суммарно частоту в 240 МГц из максимальных выделенных 500.
Инженер компании Ocado Technology Адам Грин объясняет принцип работы системы так: «Представьте, что вы сидите за столом с тремя друзьями. Ваш разговор идет легко, и у каждого есть возможность высказаться. Проблема возникает, если вы обсуждаете что-либо на государственном банкете с сотней остальных приглашенных. Конечно, не все смогут участвовать в разговоре. В отношении роботов данная ситуация становится критичной: если хотя бы одно устройство не может отправлять сигнал и поддерживать связь с остальными, правильное функционирование всей «армии» оказывается под угрозой. Отдельные коммуникационные каналы для роботов устраняют эту опасность: синхронизация происходит так, что 10 раз в секунду в центр управления отправляются либо обновленные данные, либо сигнал, дополненный нулями и сообщающий об отсутствии изменений. Таким образом, даже при неисправности датчиков робота его местоположение остается известным, что делает риск столкновения устройств минимальным».
Этап 4: тестирование
Даже идеально выполненное проектирование роботов и системы управления ими не является гарантией успеха вашего замысла, пока разработки остаются лишь на бумаге. Иногда единственный способ обнаружить неисправность устройств, ошибки в расчетах или неучтенное влияние внешних факторов – активное тестирование. Вы пронаблюдаете, как работает ваша «армия» в реальных условиях, сможете выявить и устранить неполадки на начальной стадии или насладиться их отсутствием.
Конечно компания Ocado Technology проводила тестирование своих роботов. Основной задачей проверки стало выяснить, как устройства реагируют на сигнал с помехами. Однако если для проверки на одном роботе создаются радиочастотные помехи на всей сети, то неисправность радиосвязи приведет к неправильному функционированию остальных поблизости. Использование отдельных коммуникационных каналов помогло изолировать часть «армии» от остальных устройств, и роботы с честью выдержали испытание, получив информацию и отправив специальный сигнал в центр управления. Также «армия» справилась с проверкой на безопасность передвижения: из-за высокой скорости отправки и получения сигналов роботы успевали скорректировать маршрут и избежать столкновений.
Этап 5: совершенствование системы
Итак, ваша «армия» роботов спроектирована и собрана, тестирование проведено, устройства успешно функционируют на предприятии. Но это не повод останавливаться на достигнутом. При улучшении технических характеристик роботов и средств управления «армией» рабочий процесс будет идти еще быстрее и качественнее, что приведет к увеличению вашей прибыли. Потенциал для развития поистине безграничен.
Читать также: Почему Марк Цукерберг лучше Железного Человека?
Компания Ocado Technology пошла еще дальше и совершенствует не только конструкцию роботов, но и оптимизирует расположение складов для увеличения скорости и улучшения маневренности устройств. Разработчики составляют оптимальные маршруты для роботов, ведь даже несколько сэкономленных секунд могут иметь большое значение на масштабном предприятии. Но для этого компании недостаточно знать, что люди чаще всего заказывали чаще в прошлом, важнее знать, что будет пользоваться спросом в будущем. Ocado Technology используют аналитическую систему, работающую по принципу нейронных сетей. В программу вносятся данные о товарах, которые популярны в настоящее время, проводится анализ предпочтений клиентов, учитывающий их индивидуальные особенности. На основе этого с помощью алгоритмов прогнозирования строятся предположения о том, как быстро люди будут потреблять купленное и что они захотят приобрести потом. Посредством широкой выборки данных и глубокой клиентской аналитики результат получается на удивление точным.
Автоматизация на складах Ocado не имеет равных по масштабности, и все же пока роботы не могут полностью заменить людей на предприятии. Но все-таки в планах у компании – полная автоматизация рабочего процесса. Только представьте: огромное пространство складов, километры конвейерных лент и «армия» из тысяч роботов, которые принимают заказы, выбирают нужные товары и контролируют их перемещение по территории предприятия. Заказ доставляют к вам домой на беспилотном автомобиле, а в это время на складах уже формируют ваш следующий заказ, предсказанный искусственным интеллектом. Каждой новой разработкой и усовершенствованием техники создатели «армии» Ocado становятся на шаг ближе к своей цели, а удастся ли им ее достигнуть – увидим уже в ближайшем будущем.
Источники: Arstechnica, Ocado technology