CZYTELNIA

Robot w każdym domu (c.d.)

Jednak naukowcy zaczynają znajdować odpowiedzi na nurtujące ich kwestie. Jednym z trendów, który im pomógł jest rosnąca dostępność olbrzymich ilości mocy obliczeniowej komputerów. 1 MHz mocy obliczeniowej procesora, który kosztował ponad 7000 dolarów w 1970 roku, teraz jest wart kilka centów. Cena pamięci masowej doświadczyła podobnego spadku w skali upływu czasu. Dostęp do taniej mocy obliczeniowej komputerów pozwolił naukowcom pracować nad skomplikowanymi zadaniami, które są fundamentalne dla budowy robotów w praktycznym zastosowaniu. W dzisiejszych czasach przykładowo programy do rozpoznawania głosu potrafią prawidłowo identyfikować słowa, ale znacznie większym wyzwaniem jest zbudowanie maszyn, które zrozumie znaczenie poszczególnych słów w kontekście zdania. Ponieważ moc obliczeniowa nowoczesnych komputerów nadal rośnie, projektanci robotów będą mieli narzędzie, które pozwoli im uporać się zagadnieniami o coraz większej złożoności.

Inną barierą rozwoju robotów stała się wysoka cena sprzętu, takiego jak czujniki umożliwiające robotom określenie odległości od obiektów, lub silniki i serwonapędy, które pozwalają robotom manipulować obiektami przy jednoczesnej regulacji siły nacisku. Jednakże ceny takich elementów szybko spadają. Precyzyjne dalmierze laserowe stosowane w robotyce do mierzenia odległości kilka lat temu kosztowały 10 000 dolarów, teraz może je kupić za około 2000 dolarów. Dodatkowo, bardziej dokładne czujniki oparte na technologii radaru ultraszerokopasmowego są dostępne za jeszcze mniejsze pieniądze.

Obecnie inżynierowie robotyki mogą korzystać z systemu GPS (Global Positioning System), kamer wideo, mikrofonów matrycowych (które są lepsze od konwencjonalnych mikrofonów, ponieważ odróżniają właściwe dźwięki od szumów pochodzących z oddali) oraz wielu dodatkowych czujników o rozsądnych cenach. Wynikający z tego wzrost umiejętności maszyn, połączony z coraz większą mocą obliczeniową komputerów i większą pojemnością pamięci masowej pozwala dzisiejszym robotom wykonywać takie czynności jak sprzątanie pokoju czy rozbrajanie min - zadania z którymi nie poradziłyby sobie komercyjne maszyny wyprodukowane kilka lat temu.

BASIC

W 2004 roku odwiedziłem wiele wiodących uniwersytetów, między innymi Carnegie Mellon University, Massachusetts Institute of Technology, Harvard University, Cornell University i University of Illinois, po to aby porozmawiać o potężnej roli, jaką mogą odgrywać komputery w rozwiązywaniu pewnych naglących problemów dotykających ludzkiej społeczności. Moim celem było pomóc studentom zrozumieć jak ekscytująca i ważna może być informatyka, i mam nadzieję, że zachęciłem paru z nich do zastanowienia się nad ich przyszłością zawodową w tej technologii. Na każdym z uniwersytetów po wykładzie miałem okazję przyjrzeć się części interesujących projektów prowadzonych na wydziałach informatycznych tychże uczelni. Znamienne jest to, że pokazano mi najnowsze projekty, z których przynajmniej jeden opierał się na robotyce.

Jednocześnie moich kolegów z Microsoftu pytano, zarówno z uniwersytetów jak i prywatnych korporacji, czy firma dysponuje narzędziem do zastosowań w robotyce, które usprawniłoby prace rozwojowe w tej branży. Nie posiadaliśmy takowego, więc postanowiliśmy przyjrzeć się temu zagadnieniu. Zajęła się tym dwójka doświadczonych ludzi - jeden z członków grupy strategicznej - Tandy Trower oraz długoletni pracownik Microsoftu. W czasie ich rozmów z przedstawicielami społeczności robotyki dał się zauważyć ogólny entuzjazm charakterystyczny dla branży połączony z potrzebą posiadania narzędzi które ułatwiłyby rozwój robotyki.

Wracając do czasów rozwoju pierwszych komputerów PC, zdawaliśmy się wtedy sprawę, że potrzebujemy czynnika który pozwoli całej pionierskiej pracy osiągnąć masę krytyczną, aby złączyć się w prawdziwy przemysł zdolny do produkowania naprawdę użytecznych produktów ma skalę komercyjną. To czego potrzebowaliśmy, jak się okazało, to Microsoft BASIC. Kiedy w latach siedemdziesiątych stworzyliśmy ten język programowania, dało to możliwość uruchamiania tych samych programów pod różnym sprzętem, bez względu na jego architekturę. Dodatkowo BASIC uczynił programowanie łatwiejszym, co przełożyło się na przyciągnięcie do branży dużej ilości ludzi. Pomimo iż naprawdę wielu ludzi przyczyniło się do rozwoju komputerów osobistych, to Microsoft BASIC był jednym z kluczowych katalizatorów innowacji programistycznej i sprzętowej, dzięki której była możliwa rewolucja w przemyśle PC.

Po przeczytaniu raportu Tandy'ego wydało mi się oczywiste, że przemysł robotyki mógłby dokonać podobnego skoku kwantowego, jak branża komputerów PC 30 lat temu i analogicznie do tamtego zdarzenia, tak i teraz należy znaleźć brakujący element. Więc poprosiłem go aby skompletował niewielką grupę ludzi, która przy współpracy przedstawicieli branży robotyki stworzy komplet narzędzi programistycznych umożliwiających ludziom zajmującym się zawodowo lub amatorsko robotyką i o różnych zdolnościach programistycznych, napisanie aplikacji robotycznej, która będzie pracowała na różnych maszynach. Celem tego przedsięwzięcia było sprawdzenie, czy jest możliwe dostarczenie podobnego rodzaju powszechnej platformy integrującej sprzęt i oprogramowanie w projekty robotów, w ten sam sposób jak Microsoft BASIC pomógł programistom komputerowym.

Jednym z największych problemów z jakim obecnie stykają się robotycy to jak jednocześnie obsłużyć wszystkie dane przychodzące z wielu czujników i na ich podstawie wysłać właściwe komendy do silników robota - zagadnienie to nosi nazwę współbieżności. Rozwiązaniem konwencjonalnym jest napisanie tradycyjnego, jednowątkowego programu, który stanowiłby długą pętlę najpierw odczytującą wszystkie dane z czujników, następnie przetwarzającą pobrane informacje i ostatecznie dostarczającą dane wyjściowe, które określą zachowanie robota zanim rozpocznie się nowa pętla. Wady takiego rozwiązania są oczywiste: jeśli robot ma "świeże" dane z czujników wskazujące, że maszyna stroi na krawędzi przepaści, a program w tym czasie wykonuje jeszcze "starą" pętlę opartą na danych z poprzedniego odczytu, obliczającą trajektorię i mówiącą do kół aby szybciej się obracały, to istnieje duża szansa na to, że robot spadnie zanim program przetworzy nowe informacje.

Współbieżność jest wyzwaniem które wykracza poza robotykę. W dzisiejszych czasach, kiedy powstaje coraz więcej aplikacji dla rozproszonych sieci komputerowych, programiści starają się uporać z problem jak wydajnie rozdzielać kody programu działającego w tym samym czasie na wielu różnych serwerach. Obecnie, kiedy komputery z jednym procesorem są zastępowane przez maszyny wieloprocesorowe i z procesorami wielordzeniowymi, a obwody scalone z dwoma lub więcej procesorami są ze sobą łączone dla podniesienia wydajności - projektanci oprogramowania potrzebują nowego sposobu zbudowania aplikacji i systemów operacyjnych. Aby całkowicie wykorzystać moc procesorów pracujących równolegle, nowe oprogramowanie musi umieć radzić sobie z problemem współbieżności.

<< wstecz    dalej >>
strona 1 - strona 2 - strona 3