Mezinárodní soutěž RoboCup poprvé v Číně

 

Soutěže servisních robotů, které od roku 1997 pořádá celosvětově i na národních úrovních mezinárodní iniciativa RoboCup (www.robocup.org), si kladou za cíl podporovat výzkum a vzdělávání v oboru umělé inteligence a robotiky a zapojit do výzkumu a vývoje v tomto oboru co nejvíce mladých tvořivých vědců a techniků. Soutěže probíhají každoročně ve dvou věkových a v několika technických kategoriích, jejichž počet za dobu existence iniciativy podstatně vzrostl (tab. 1). Nejznámější a nejpopulárnější jsou soutěže v robotickém fotbalu, které vzbuzují zájem o robotiku zejména mezi mládeží. Letos se celosvětová soutěž RoboCup poprvé konala v Číně, a to za velkého zájmu odborné i laické veřejnosti. Akce se uskutečnila ve dnech 17. až 23. července 2015 ve městě Che-fej, které leží v jihovýchodní části země a se 7,5 milionu obyvatel je hlavním městem provincie An-chuej, oblasti s největší koncentrací vědeckých a výzkumných institucí a aktivit v Číně.

 

Od roku 2006 je do soutěží RoboCup zařazena samostatná kategorie RoboCup@Home, speciálně určená pro domácí servisní roboty (www.robocupathome.org). V této soutěžní kategorii musí soutěžící roboty prokázat své schopnosti pro práci a pomoc v domácím prostředí. K tomu patří např. schopnost pohybovat se a orientovat samostatně v několikapokojovém bytě, otevírat a zavírat dveře, vyhledávat a rozeznávat konkrétní osoby, správně interpretovat pokyny zadávané hlasem, gestikulací a posunky, spolehlivě manipulovat s předměty denní potřeby – zkrátka podporovat svého majitele v každodenním životě a např. mu přinést nápoje z chladničky, připravit snídani nebo poskytnout první pomoc v nouzové situaci.

 

V mezinárodní soutěži servisních robotů RoboCup 2015 v kategorii Robocup@Home zvítězilo družstvo Homer z univerzity Koblenz- Landau s robotem Lisa, který navrhla pracovní skupina Aktives Sehen (AGAS) z ústavu pro počítačovou vizualizaci (Institut für Computervisualistik) v Koblenzi [1]. Koblenzské družstvo Homer se ve své kategorii prosadilo v konkurenci šestnácti družstev z celého světa. Od začátku letošního soutěžního klání se družstvo Homer drželo na předních místech průběžného pořadí, ale ještě poslední den soutěže bylo v čele čínské družstvo Wright Eagle, úřadující mistr světa v této kategorii. Teprve v poslední disciplíně se soutěžnímu družstvu z Koblenze podařilo přesvědčit soutěžní jury o kvalitách robotu Lisa jeho vynikající prezentací volné sestavy. Robot Lisa připravil k snídani sázená vejce a předvedl, že také umí vynést kuchyňský odpad. Potom družstvo ukázalo spolupráci dvou robotů, což bylo v historii soutěži ojedinělé: roboty dokázaly mezi sebou slovně komunikovat a koordinovat své činnosti.

 

Robot Lisa (obr. 1) je vedle plnění základních funkcí schopen bezpečného a samostatného pohybu i v dynamickém prostředí, může si zapamatovat, zjišťovat a poznávat objekty i obličeje. Paže se šesti stupni volnosti umožňuje robotu uchopit předměty umístěné na stole, na polici nebo ve skříni, přinést je a podat osobě, která o ně požádala. Ke komunikaci s robotem Lisa je možné používat řeč nebo gesta. Robot rozumí mluveným povelům a je schopen na ně odpovídat syntetizovaným ženským hlasem. Má animovaný obličej, který může mít až sedm různých výrazů pro vyjádření jeho specifické nálady. Když robot Lisa hovoří, pohyby jeho rtů jsou přesně synchronizovány s vyslovovanými slovy. Další informace lze nalézt na adrese http://homer.uni-koblenz.de.

 

Jako každoročně, byl i letos v Číně největší zájem o soutěže v robotickém fotbalu, pořádané v několika výkonnostních třídách jako neoficiální mistrovství světa. K nejsledovanějším patřilo mistrovství světa fotbalových robotů v kategorii Standard Platform League, do kterého se letos probojovalo 28 družstev z celého světa (obr. 2). Ve finále soutěže nastoupilo německé družstvo B-Human proti úřadujícímu mistru světa, družstvu UNSW Australia (UNSW – The University of New South Wales) ze Sydney [2], což bylo vlastně opakování semifinále z loňska. V prvním poločase finálového zápasu družstvo UNSW Australia útočilo neúnavně na brémskou branku, ztroskotávalo však na dobré obranné hře družstva B-Human. Až těsně v závěru prvního poločasu se Australanům podařilo střelou zblízka získat vedení 1:0. Začátek druhého poločasu byl vyrovnaný, ale po šesti a půl minutách hry se brémským robotům podařilo vyrovnat na 1:1. Australské družstvo si poté vyžádalo „time-out“, tzn. přerušení hry na pět minut. Po obnovení hry se mu minutu před koncem druhého poločasu podařilo znovu získat vedení 2:1. Na konec vsítily roboty z družstva UNSW šest sekund před závěrečným hvizdem rozhodčího ještě jeden gól z přímého volného kopu a upravily stav na konečných 3:1 ve svůj prospěch. Pro čtyřnásobného mistra světa z Brém to byla trpká porážka, ale pro diváky napínavé a strhující finále, ve kterém družstvo UNSW Australia obhájilo titul mistra světa v robotickém fotbalu pro rok 2015.

 

V rámci soutěže RoboCup se již druhý rok koná také soutěž výběrových mužstev. Přitom se hraje ve smíšených týmech sestavených z robotů NAO. Každé z účastnících se družstev může do smíšeného týmu postavit jenom jednoho hráče, který musí spolupracovat s roboty z ostatních družstev. V této soutěži jde sice také o to zápasy vyhrávat, mnohem více je však oceňováno, jak dobře se robot chová jako spoluhráč a jak dodržuje pravidla. Toto hodnotí tzv. bodoví rozhodčí. V předchozím roce družstvo B-Human tuto soutěž vyhrálo a i letos dostalo od bodových rozhodčí nejlepší bodové ohodnocení. Družstvo HTWK (Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur) z Lipska bylo v bodovém hodnocení jenom těsně za družstvem B-Human, ale protože bylo u rozhodčích častěji na prvním místě, odsunulo podle pravidel družstvo B-Human v konečném pořadí na druhé místo.

V kategorii robotického fotbalu Standard Platform League používají všechny fotbalové týmy stejný typ robotu, totiž humanoidní robot NAO od francouzského výrobce Aldebaran Robotics, a mají tak rovné „hardwarové“ podmínky. Týmy se liší jenom softwarem, který jeho tvůrci pro „své“ roboty vyvinuli. Díky softwaru reagují roboty NAO ve hře zcela autonomně. Musí se umět dokonale orientovat v prostředí, přijímat rozhodnutí a ta potom se svými spoluhráči ve hře

společně realizovat. Ve fotbalových zápasech nastupuje proti sobě na každé straně vždy pět robotů. Hraje se dvakrát deset minut na hrací ploše s rozměry 9 × 6 m.

 

V letošní soutěži v robotickém fotbalu byly zavedeny tři novinky. Především branky musí mít nyní bílou barvu místo dosud používané žluté. Tím jsou pro roboty mnohem obtížněji rozeznatelné, protože bílá barva se v okolí vyskytuje mnohem častěji než žlutá, a dokonce i roboty NAO jsou bílé. Dále si jednotlivá družstva teď smějí navrhnout a používat pro roboty vlastní trika (dresy), aby publikum zřetelně rozeznalo, která družstva proti sobě právě hrají. Pro roboty je to ovšem těžší, protože musí umět rozpoznat různé variace na dresech. Třetí novinka spočívá v tom, že od semifinálových zápasů musí nyní hrající roboty samostatně rozpoznat pískání rozhodčího, což je v hale plné hluku obtížný úkol.

 

Tradičně jsou v rámci programu Robo-Cup pořádány také tzv. technické soutěže, při nichž jsou ověřovány různé nové herní situace a podmínky, které by v budoucnu mohly popř. vést ke změnám pravidel v hlavní soutěži. Letos šlo především o provádění rohového kopu, který dosud není v pravidlech robotického fotbalu zařazen, za druhé o prověření schopnosti robotů NAO běhat na různých podkladech (kobercích) se záměrem přenést hru na „trávník“ a za třetí o hru s libovolnými míči, neboť doposud bylo v turnaji nutné používat jen zcela určitý, barevně výrazný míč. V každé z těchto samostatných soutěží se družstvo B-Human umístilo vždy na druhém místě, ale technickou soutěž jako celek vyhrálo.

 

Sedmnáctičlenný kolektiv družstva B-Human je složen ze studentů vyšších semestrů studujících na Fakultě matematiky a informatiky Univerzity Brémy a z výzkumných pracovníků Německého centra pro výzkum umělé inteligence (Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbH – DFKI) pod vedením Dr. Thomase Röfera (obr. 3). V současnosti je jedním z nejlepších družstev zúčastňujících se soutěží RoboCup: od roku 2009 čtyřikrát vyhrálo mistrovství světa v robotickém fotbalu v kategorii Standard Platform League a dvakrát obsadilo druhé místo a získalo titul vicemistra světa [3].

Výjimečnost a úspěch mezinárodních soutěží Robo|Cup spočívá v tom, že spojují dohromady studenty technických oborů, učitele a vědce, kteří společným úsilím posouvají dopředu úroveň vědy a techniky v oboru robotiky. Konečným cílem je osvojit si v robotice schopnosti a dovednosti „lidských“ fotbalistů a do roku 2050 vyvinout a postavit družstvo autonomních humanoidních robotů, které bude schopno porazit mužstvo v té době úřadujícího mistra světa ve fotbalu. Za účelem dosažení tohoto cíle jsou v různých soutěžích (tzv. ligách) stanovovány stále nové výzkumné úkoly a požadavky kladené na soutěžící týmy trvale rostou. Při akcích iniciativy RoboCup se však nejenom soutěží, ale účastníci si zde také sdělují a vyměňují nové poznatky a zkušenosti.

 

Jubilejní, dvacátý ročník celosvětové soutěže RoboCup 2016 se bude konat příští rok v Lipsku ve dnech 30. června až 3. července. Vrcholná akce nedaleko od našich hranic bude jedinečnou příležitostí k rozšíření obzorů i pro zájemce o robotiku z České republiky.

[1] –: Team B-Human wird Vizeweltmeister und holt drei Trophäen nach Bremen. Pressemitteilung DFKI Bremen: RoboCup 2015, 23. července 2015.

[2] –: Roboter der Universität Koblenz- Landau ist bester Service-Roboter. Pressemitteilung der Uni Koblenz-Landau, 24. července 2015.

[3] KABEŠ, K.: Titul mistra světa v robotickém fotbale se po roce vrátil do Brém. Automa, 2013, roč. 19, č. 11, s. 47–48.