Як роботи співпрацюватимуть з людьми. Інтерв'ю з Романом Мещеряковим.

— Роман Валерійович, ви спеціаліст з «кіберфізичних систем». А що це таке?

— Кіберфізичні системи (КФС) — це складні організаційно-технічні системи, які функціонують у фізичному середовищі. Їх частиною є обчислювальні системи, які отримують, обробляють інформацію та видають її. Вони також мають властивості сенсорного отримання інформації та впливу на фізичне середовище.

Серед широко відомих прикладів можемо згадати IoT (Internet of Things) — «інтернет речей». Ця технологія існує вже давно, до неї відносяться грід-системи (від англ. grid — решітка), промисловий інтернет (Industrial Internet), «розумний дім» (Smart Home). У нинішньому столітті активно розвивається парадигма IoE (Internet of Everything) — «інтернет всього». 

Носима електроніка на «розумному одязі» — також кіберфізична система. «Розумна лікарня», «розумна теплиця» — все «розумне». Є ще розширення кіберфізичних систем, наприклад, социокіберфізична система, в яку включено людину як суб'єкта та об'єкта управління.

У нашій лабораторії ми займаємося різними аспектами теорії та практики кіберфізичних систем, працюємо в трьох великих напрямках. 

Перше — робототехнічні комплекси різного базування та середовища переміщення (земля, повітря, вода, космос), які функціонують у групі та взаємодіють між собою. На борту літального апарата (хоча це не обов'язково літальний — і наземного, і водного, і підводного також) є певна кількість обчислювачів, які формують єдине обчислювальне середовище. Вони працюють як автономно, так і в групі. Об'єктом дослідження є методи та алгоритми управління, взаємодії, комунікації, розподілу завдань тощо.

Друге велике напрямок — ергатичні системи, в яких присутня людина. При вирішенні таких задач ми визначаємо роль людини: що йому потрібно робити, а що повинен робити робот (автоматизована та (або) інформаційна система). Людина не тільки сама приймає рішення, але й виконує завдання, які їй призначають технічні засоби (зокрема, робот). Дуже важливо для людини візуальне представлення даних та знань, а також їх узгоджена обробка.

І третє напрямок — кібербезпека, тобто забезпечення безпеки функціонування кіберфізичних систем у різних умовах. Додатково до забезпечення конфіденційності, цілісності інформації під час передачі та взаємодії особливої уваги потребує підтримка доступності — щоб інформація між суб'єктами передавалася відповідно до часових вимог, які дозволяють виконувати функції системи.

— Розкажіть, будь ласка, де наші розробки в цій області знаходяться на карті світу? Наскільки ми хороші? 

— У сфері людино-машинного взаємодії ми однозначно знаходимося на самому вістрі науки. Щодо роботи біоінтерфейсів, тобто спілкування людини з комп'ютером з використанням не тільки мовних, голосових, ручних та інших методів, але й з використанням біологічних сигналів, які ми отримуємо з людини. За кордоном дуже цінують наші дослідження та напрацювання в цих областях. 

У нас йдуть передові дослідження в області розподілу завдань між людиною та роботом. Зараз як працюють робототехнічні системи? Або працює робот, або працює людина — послідовно за часом, або паралельно в різних просторах. Жорстко розподілені завдання і не допускається їх об'єднання (змішання). Коли з'являється перетин людей і роботів в одному невеликому просторі в один час, то виникають питання прогнозування та передбачення поведінки робота. Яким повинен бути його сценарій поведінки? 

У сфері людино-машинного взаємодії ми однозначно знаходимося на самому вістрі науки. За кордоном дуже цінують наші дослідження та напрацювання в цих областях. 

Зараз, наприклад, у Росії заборонено одночасне перебування безпілотних і пілотованих літальних апаратів в єдиному повітряному просторі. Але ми ж розуміємо, що через деякий час роботи стануть частиною нашого оточуючого світу так само, як частиною цього світу є смартфони та розумні пристрої. За розподілом і взаємодією у нас є розробки світового рівня. Хороші напрацювання є і в області доступності кіберфізичних систем, забезпечення телекомунікаційних вимог у різних шумових умовах, забезпечення надійності каналів зв'язку та представлення інформації для людини.

Недостаток обчислювальних ресурсів і особливості електронної компонентної бази призводять до того, що ми глибше опрацьовуємо моделі та алгоритми поведінки. У нас дуже добре з математикою, і ми здатні створювати методи та моделі. Складнощі з російською елементною базою одночасно є і її гідністю. 

Як у 1990-ті роки, коли з обчислювальною технікою у нас було не дуже, то ми вирішували проблеми за рахунок написання ефективного програмного та алгоритмічного забезпечення. Звідси й вибуховий ріст математичних і програмістських шкіл у сфері обчислювальних систем. 

За кордоном було простіше написати за п'ять хвилин програму, яка рішення видавала за годину, а ми робили навпаки: годину писали програму, яка за п'ять хвилин вирішувала задачу. Власне, ми зараз до того ж і приходимо. Складнощі з матеріально-технічним забезпеченням не дозволяють нам в повній мірі відволіктися і реалізовувати все, що ми хочемо, тому нам доводиться продумувати і реалізовувати те, що перспективно. Деякий клас задач не може бути вирішений навіть перспективними засобами, в тому числі з використанням нейроморфних або квантових комп'ютерів. Так, наприклад, NP-повні задачі вирішуємо з використанням метаевристик.

— Не могли б ви привести приклади таких рішень, якими ми можемо пишатися?

— Перше, що приходить на думку, це управління групою безпілотних літальних апаратів при вирішенні комплексних завдань. В залежності від навколишнього середовища та внутрішнього стану БПЛА можуть між собою перерозподіляти функції. Перше завдання — створити таку групу. Друге завдання — підтримувати її в актуальному стані при функціонуванні, тому що можуть виникнути нестандартні ситуації: у когось може розрядитися батарея, або статися поломка — зламатися гвинт, можливе зміна метеоумов: піде дощ і інше. Ми це вміємо