Робот Ace от Sony AI впервые обыграл профессиональных игроков в настольный теннис
Sony AI представила Ace — роботизированную систему с искусственным интеллектом, способную на равных соревноваться с сильнейшими игроками в настольный теннис. Это одна из первых роботизированных систем, достигшая экспертного уровня в динамичном виде спорта, который требует как молниеносной реакции, так и быстрых, выверенных движений. Данный прорыв знаменует собой значительный прогресс не только в исследованиях в области ИИ, но и в робототехнике в целом.
Хотя роботизированные системы на базе ИИ продемонстрировали впечатляющие результаты в таких сферах, как шахматы или видеоигры, их применение в реальных физических средах до сих пор оставалось сложной задачей. Физическое взаимодействие требует от роботов не только скорости и ловкости, но и управления движениями за доли секунды. Скорость и физическая ловкость роботов критически важны для выполнения задач в реальном времени, включая взаимодействие с людьми. Недавние достижения в области глубокого обучения с подкреплением улучшили высокоскоростной контроль у роботов, позволив им, например, достигать результатов, сравнимых с результатами чемпионов-людей в некоторых видах спорта, однако до сих пор эти успехи демонстрировались в основном в смоделированных средах.
Настольный теннис является одним из самых сложных испытаний для роботов, так как требует быстрой реакции, малой задержки восприятия и точного прогнозирования траектории мяча. Предыдущие попытки решить эти задачи обычно тестировались только с новичками или любителями. Новая система Sony AI, получившая название Ace, впервые бросила вызов элитным и профессиональным игрокам и показала выдающиеся результаты. «Настольный теннис — это вид спорта высочайшей сложности, требующий решений за доли секунды, скорости и силы», — заявил Петер Дюрр, директор Sony AI в Цюрихе и руководитель проекта Ace. «Эти исследования доказали, что автономный робот действительно может выигрывать спортивные соревнования, соответствуя или даже превосходя время реакции и скорость принятия решений человеком в физическом пространстве».
Настольный теннис на высоком уровне требует исключительных рефлексов: мяч может развивать скорость до 20 м/с, а интервал между ударами часто составляет менее 0,5 секунды. Вращение мяча, то есть его угловая скорость, может достигать 1000 рад/с, что сильно влияет на его траекторию и поведение при отскоке от стола и ракетки. Чтобы наделить Ace рефлексами, необходимыми для игры на высоком уровне, исследователи Sony AI оснастили его системой высокоскоростного восприятия. Она включает девять камер с активными пиксельными сенсорами (APS) на базе датчиков изображения IMX273 от Sony Semiconductor Solutions для точного определения 3D-позиции мяча. Три системы управления взглядом (GCS) используют камеры с датчиками видения событий (EVS) IMX636 и панорамно-наклонные зеркала для измерения скорости и вращения мяча в реальном времени. Робот также оснащен системой управления на основе обучения с подкреплением для быстрого принятия решений и точной системой контроля, обеспечивающей ловкость и плавность движений восьмисуставной роботизированной руки.
Ace был протестирован в серии матчей по правилам японской профессиональной лиги настольного тенниса. Среди его соперников были пять элитных игроков (с более чем десятилетним опытом и средним объемом тренировок 20 часов в неделю) и два профессиональных игрока, оба выступающих в японской про-лиге. Робот выиграл три матча из пяти против элитных игроков, но проиграл оба матча профессионалам. При этом он набрал 16 очков напрямую с подачи в матчах против элитных игроков, тогда как те суммарно набрали только восемь. Ace также достиг коэффициента возврата мяча более 75% при вращении до 450 рад/с — показатели, значительно превосходящие результаты предыдущих устройств. Система также продемонстрировала быструю реакцию на нестандартные удары, например, когда мяч задевает сетку. После публикации первых результатов в журнале Nature исследователи организовали дополнительные матчи против двух новых профессиональных игроков и двух элитных игроков. В этих матчах Ace обыграл обоих элитных игроков и одного из профессионалов, показав более высокую скорость ударов, более агрессивную игру у края стола и более быстрые розыгрыши по сравнению с предыдущими встречами, что свидетельствует о продолжающемся улучшении производительности в соревновательных условиях.
По словам Питера Стоуна, научного директора Sony AI, «этот прорыв выходит далеко за рамки настольного тенниса. Он представляет собой поворотный момент в исследованиях ИИ, впервые демонстрируя, что система ИИ может воспринимать, рассуждать и действовать эффективно в сложных, постоянно меняющихся реальных условиях, требующих точности и скорости. Как только ИИ сможет работать на уровне человека-эксперта в таких условиях, это откроет путь к совершенно новой категории практических приложений, ранее недоступных».
Исследование в журнале Nature.