Svými pohyby klame lidské smysly. Na dvoře Fakulty elektrotechnické ČVUT se proběhl přes trávník i po chodníku. Pak s přehledem vyšel schody, porozhlédl se ve vchodu a pokračoval do druhého patra, kde bydlí. Když není třeba pohybu, lehne si a šetří baterku. Robotický „pes“ Spot od Boston Dynamics je novým vybavením, které si ČVUT pořídilo za odměnu ze soutěže americké agentury pro vývoj vojenských technologií. Teď ho v Praze trénuje i pro její další kolo.

Robotického psa mají na Fakultě elektrotechnické (FEL) tři týdny a jeho příjezd provázelo nadšení, během nějž si někteří ani „nechtěli číst návod“ (ti opatrnější je přiměli). A jakmile to bylo možné, všichni s ním začali chodit. Přitom už stihli spálit jeho ovladač, takže než přijde nový, zatím mu doktorandi dávají pokyny pomocí telefonu.

„Je to něco. Jako by fanoušek aut měl šanci si zařídit Ferrari,“ popisuje Tomáš Svoboda, vedoucí katedry kybernetiky a šéf týmu, jenž Spota testuje a cvičí. Zdejší odborníci ale nejsou jen obyčejní nadšenci, podařilo se jim opakovaně zaujmout v náročném srovnání prestižních výzkumných institucí, jako je NASA, MIT, CalTech nebo Oxford.

V posledních dvou soutěžích autonomních robotů, kteří samotní hledali v dole různé objekty bez pomoci lidí, byli vždy třetí. Mezi nesponzorovanými skupinami dokonce úplně první. Toto klání s názvem Subterranean Challenge je ve světě odborných institucí vyhlášené, v reálném prostředí simuluje situaci při záchraně osob po závalech nebo při jiné katastrofě.

Podmínky pro roboty jsou při soutěži tvrdé: tma, žádná síť pro komunikaci, bahno, voda či kameny. Roboti se musí spolehnout sami na sebe a jeden na druhého. S lidmi nemají spojení a ti jim tak nepomůžou. Češi ale sestavili skupinu s tak úspěšnými výsledky, že za to dostali od pořádající agentury Ministerstva obrany Spojených států amerických pro pokročilé výzkumné projekty DARPA v přepočtu 32,6 milionu korun. Právě za ně toto Ferrari mezi roboty pořídili.

K prvnímu Spotovi přibudou dva další, z nichž první přijede na ČVUT v průběhu léta, a letka nových dronů – právě autonomní letouny totiž kybernetici na pražské univerzitě testují také, nedávno v Emirátech dokonce zkoušeli celé roje dronů pro záchranářské účely. Díky úspěchu a finanční podpoře se navíc odborníci z ČVUT poprvé zařadí do kategorie sponzorovaných týmů. A až na soutěž pojedou znovu, chtějí své postavení obhájit.

Robopsa jménem Spot pak pravděpodobně není potřeba dlouze představovat. Je to týž robot, kterého zná snad celý svět nejen z tanečního videa od Boston Dynamics. Jen se liší zařízení, která má na sobě tento konkrétní model připevněná. Spot váží zhruba tři desítky kilogramů, nosnost má přes 10 kilogramů a umí běžet rychlostí 1,2 metru za sekundu. Sám zvládá terén, který jiné roboty zastaví, například schody, umí se ale brodit bahnem i vodou.

Bude vybaven senzorem pro mapování terénu LIDAR, lepšími kamerami pro vidění do všech směrů, dokáže detekovat oxid uhličitý a tým ČVUT pro něj připravuje neuronové sítě, díky kterým může identifikovat objekty a lokalizovat další roboty. Spolu budou dynamicky vytvářet 3D mapu prostředí.

Podoba s živým tvorem

Zhruba patnáctičlenný tým a další spolupracující studenti a odborníci na ČVUT teď pomalu začínají „noční směny“, jak tu říkají napůl nadšenecké úpravě robotů krátce před soutěží. Zatím jde spíš o touhu otestovat Spota, ale Subterranean Challenge se koná od 21. do 23. září, a tak tu brzy skutečně budou přípravy po večerech a nocích probíhat celkem standardně. Do podzemního komplexu MegaCavern v Kentucky pojede zhruba dvacet robotiků.

Ve skutečnosti pohled na robotického psa pro tento tým nebyl taková novinka, členové už si ho prohlíželi u konkurenčních týmů. „Kluci z NASA ho dostali první,“ komentuje s úsměvem Svoboda. Teď mají v Praze jedinečnou možnost uzpůsobit si Spota podle svého, aby tak rozšířili možnosti celé své robotické flotily, do které patří šestinozí „pavouci“, pásoví, koloví i létající roboti.

A zatímco provádějí úpravy, robot ukazuje, co umí. Když při úkroku do strany nohou kopne do nástrojů ležících na zemi, někteří členové týmu znervózní. „To se mu opravdu nelíbí. On to všechno vnímá,“ varuje Teymur Azayev, doktorand a člen týmu oficiálně nazvaného CTU-CRAS-NORLAB. „Od té překážky může chtít odejít a může se ‚zbláznit‘,“ vysvětluje.

„Podoba s živým tvorem často způsobuje, že člověk si projektuje do činnosti robota své představy, co dělá. Jenom na základě relativně jednoduchého reaktivního chování se robot snaží vyhnout překážkám a člověk pokyvuje hlavou a říká si, ten je ale chytrý,“ zmiňuje Svoboda. „Ale mezi reaktivním vyhnutím se překážce a splněním zadání, aby šel někam, kde to nezná, a našel co nejvíc objektů ve stanoveném čase, je velikánský rozdíl,“ dodává.

Zatím se tu o Spota bojí, ale vědí, co umí. Například ať už má robopes příkaz stát, nebo se může pohnout, tak ani při větším tlaku nespadne. A i když do něj člověk strčí, čtyřnohý stroj od americké společnosti Boston Dynamics udrží rovnováhu. „To jsem jako neviděl,“ reaguje na tyto pokusy doktorandů Svoboda.

Subterranean Challenge ale není hra, kterou by se na ČVUT nebo v dalších špičkových výzkumných organizacích bavili. Z výsledků práce celého týmu chce těžit nejen DARPA, potažmo Ministerstvo obrany USA, ale i další tuzemští partneři z veřejné správy a průmyslu. Využít je může také česká armáda nebo jednotlivé složky záchranného systému.

Už teď CTU-CRAS-NORLAB spolupracuje s některými hasičskými jednotkami v zahraničí. Což přináší zase trochu jiný způsob testování. „Kvalita návrhu robotů a softwaru se pozná, když ho začne používat někdo jiný než tvůrce. Když naše roboty vyzkoušeli hasiči, krvácelo nám srdce. Oni na ně nebyli vůbec opatrní. Jezdili a drncali a bylo jim to jedno. Způsobuje to větší tlak na to, aby naši roboti a algoritmy byli lepší,“ říká Svoboda.

Budou sypat drobky, ať se slyší

Soutěž v podzemních prostorách znamená ty nejnáročnější podmínky, které si roboti můžou vyzkoušet. Kde přesně se budou pohybovat a jak, to týmy předem nevědí, aby stroje na konkrétní podmínky nemohly připravit. Spojení s lidmi pak bude nemožné. Jakou strategii kybernetici z celého světa zvolí, je čistě na nich.

„Naším bezprostředním úkolem bude nad nativním softwarem Spota vytvořit další vrstvu, která bude odpovídat podmínkám soutěže a zajistí, že se naši Spoti dokážou orientovat v neznámém prostředí. Cílem je, aby náš tým robotů zvládl v podzemním komplexu co nejlépe vzájemně komunikovat a plnil koordinovaně úkoly záchranářů,“ popisuje Jan Faigl, vedoucí laboratoře výpočetní robotiky Centra umělé inteligence FEL.

Jenže komunikace v dole není jednoduchá, ani když si mají roboti vyměňovat informace jen mezi sebou. Aby na sebe navzájem s informacemi dosáhli, budou někteří po cestě shazovat „drobky“, jak připodobňuje Svoboda zařízení, které si tým vyvinul. „Jsou to malé komunikační jednotky, které zajistí datově slabou komunikaci, ale s poměrně dalekým dosahem,“ popisuje.

Roboti, kteří je zvládnou nosit, je budou ve vhodných intervalech pouštět. „To, v jakých intervalech a kde, je ale zatím neprobádaný terén. Právě to tým zkoumá,“ dodává Faigl. U výměny informací stroje zároveň potřebují šetřit se vším, především daty. Kdyby mezi sebou měli přenést obrázek, trvalo by to jejich síti třeba minutu.

Aby se uměli rozhodnout, co za přenos stojí a jak se dál chovat, potřebují tedy kvalitní přípravu. „Na to jsou metody umělé inteligence, které to rozhodnutí dopočítávají,“ říká Jan Faigl. Typicky se roboti sami rozhodují na křižovatkách, kde volí tu cestu, která je pro ně vhodná. Směrem vzhůru můžou vyletět drony, do schodů vyjde právě Spot.

Brzy tým ČVUT robotického psa pošle cvičit s ostatními roboty do jeskyně Býčí skála v Moravském krasu, která by měla nejlépe odpovídat podmínkám finálového kola soutěže. Do té doby je na něm ale ještě hodně práce. „Myslím, že jen na tom, aby na robotovi byly správně přidělané senzory, je potřeba ještě zhruba 40 hodin. Aby se zprovoznily, dalších 15. Pro rozchození jednotlivých součástí řádově další hodiny. Pokud nenastane nějaká chyba,“ odhaduje Tomáš Rouček, doktorand a člen týmu.

Jednou by pak mohli takoví roboti pracovat i mezi lidmi. „V prostředí s lidmi, jako jsou kanceláře, výrobní prostory nebo ulice, je důležité, aby se jím robot dokázal pohybovat a aby byl k lidem empatický. Zatím je to tak, že robot upoutává pozornost lidí a ti se mu vyhýbají, ale jestliže bude například Spot v každodenním nasazení, tak se očekává, že nebude překážet a bude s lidmi schopen koexistovat,“ objasňuje aplikační scénář dalšího výzkumu Jan Faigl.

Je proto potřeba mimo jiné daleko přesnější schopnost lokalizace, než současná technologie dokáže nabídnout. Dalším směrem výzkumu u kráčejících robotů jsou například i způsoby chůze. Ty jsou z hlediska stability pohybu v náročném prostředí a jeho efektivity podle robotiků stále velkou výzvou. Další pomyslný krok však může Spot a jeho tým učinit už v září na Subterranean Challenge.