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RoboCup: construindo uma equipe de robôs que vencerão os campeões da Copa do Mundo

Em 1997, o homem e a máquina foram frente a frente em uma batalha de proezas estratégicas; Após seis jogos de xadrez, o campeão mundial Garry Kasparov foi derrotado pelo supercomputador Deep Blue da IBM. Foi saudado como um momento seminal na ciência da computação - se um computador pudesse derrotar um humano no xadrez, um jogo há muito tempo considerado o auge da estratégia mental, o que mais os computadores poderiam realizar?

Um pouco mais de três meses após a derrota de Kasparov, um grupo de especialistas em robótica tentou empurrar outro limite na inteligência artificial. Reunindo-se em Nagoya, no Japão, durante a Conferência Internacional Conjunta sobre Inteligência Artificial, 40 equipes de especialistas em robótica participaram da primeira Copa de Robótica do mundo. Seu objetivo declarado: Em meados do século 21, uma equipe de jogadores de futebol de robôs humanóides totalmente autônomos vencerá um jogo de futebol, em conformidade com as regras oficiais da FIFA, contra o vencedor da mais recente Copa do Mundo.

O manifesto, que pode parecer mais ficção científica do que uma meta prática, não era uma idéia totalmente nova para a comunidade da robótica, mesmo em 1997. O conceito de um jogo de futebol robótico havia sido lançado em torno da comunidade robótica por anos - foi o primeiro. mencionado pelo professor Alan Mackworth, da Universidade da Colúmbia Britânica, em seu artigo " On Seeing Robots", onde ele argumentou que construir uma equipe de futebol robótico poderia ajudar a resolver vários problemas da robótica moderna (sua incapacidade de cooperar, por exemplo, ou incapacidade de determinar para onde a bola pode ir). A partir desse documento, Mackworth e sua equipe na UBC lançaram o Dynamo Project, a primeira tentativa do mundo de um time de futebol robótico autônomo. O Projeto Dynamo realizou uma série de experimentos bem sucedidos de 1992 a 1994, e é visto por muitos como o precursor crucial da Copa dos Robôs.

Desde a primeira Robotics Cup (RoboCup, abreviada) em 1997, a competição cresceu muito: na RoboCup 2013, realizada em Eindhoven, 2.500 participantes de mais de 40 países competiram em vários desafios robóticos, a partir de, que testa capacidade do robô de realizar tarefas diárias úteis, para o RoboCup Rescue League, uma competição que testa a capacidade dos robôs de ter sucesso em situações de desastre. Mas as competições mais populares continuam sendo as ligas de futebol - na competição de 2013, a Rainha Máxima dos Países Baixos pôde ser vista no meio da torcida, torcendo por uma equipe da Universidade de Tecnologia de Eindhoven enquanto eles iam de robô a robô com uma equipe de Beijing Information. Science & Technology University, na final da liga (a equipe de Pequim saiu vitoriosa por uma pontuação 3-2).

O RoboCup apresenta cinco ligas de futebol distintas; o último a entrar foi a Liga Humanóide, onde os robôs são obrigados a ficar em duas pernas. É uma liga especialmente difícil porque exige equilíbrio - uma característica difícil para os robôs. Em outras ligas, como a Middle Size League, os robôs não precisam ser humanos - o que permite que as equipes construam robôs com coisas como rodas e canhões pneumáticos que disparam bolas.

O futebol pode ser chamado de "The Beautiful Game", mas os jogadores do RoboCup definitivamente não têm a arte sutil dos jogadores humanos do futebol. Em um evento em Washington, DC, o professor da Universidade da Pensilvânia Daniel Lee - que também atua como diretor do laboratório GRASP (General Robotics Automation, Sensing, Perception) da universidade - descreveu os jogadores mais perto de "crianças de cinco anos" do que Ronaldos. Em um jogo da liga Small Size, os robôs jogam com uma bola de golfe laranja. Humanóides na Kid League (apelidados de que para o tamanho do robô, não a idade de seus programadores) usam uma bola de tênis. Outras ligas usam bolas de futebol, embora algumas de tamanho menor do que outras.

Os campos são retangulares e verdes, como um campo de futebol normal, mas muito menores, com até cinco robôs permitidos em uma equipe. Para as ligas humanóides, esse número desce para dois. Os jogos também são muito mais curtos do que um jogo de futebol regulamentar (humano), consistindo de duas metades de dez minutos (e uma pausa de cinco minutos no intervalo). Como qualquer outro jogo de futebol, um gol é marcado quando uma bola cruza a linha de gol completamente, mas ao contrário da maioria dos jogos de futebol (ou pelo menos o jogo de futebol bem arbitrado), a regra de offsides não é aplicada. Como no futebol normal, os chutes livres são concedidos quando os robôs cometem qualquer tipo de pecado, de jogar de maneira perigosa até impedir a habilidade de um goleiro. Em situações em que um robô se comporta especialmente mal, os árbitros humanos (que fornecem a única entrada não-robotizada permitida durante um jogo) podem distribuir cartões amarelos ou vermelhos.

Enquanto os jogos robóticos podem não ter a beleza acrobática do melhor futebol do mundo, as melhorias na tecnologia permitiram que as equipes da RoboCup fizessem grandes progressos desde o início da competição. Os processadores são mais rápidos, o que significa que os algoritmos que antes levavam minutos agora podem ser executados pelos robôs em poucos segundos - e os materiais ficaram menos caros, permitindo que mais equipes competissem. Embora o objetivo do RoboCup seja criar um time capaz de vencer os campeões da Copa do Mundo, ele é realmente um substituto para a pesquisa em robótica, empurrando a robótica para a frente através da competição anual e troca de ideias.

"Não é apenas o domínio do futebol", disse Lee. "É realmente pensar em inteligência artificial, robótica e o que eles podem fazer em um contexto mais geral." Ouvindo Lee falar, está claro que ele acredita que os robôs poderão um dia superar os humanos - pelo menos estrategicamente - no futebol, mesmo que as máquinas ainda não sejam grandes o suficiente, fortes ou rápidas o bastante para representar uma ameaça a os melhores jogadores humanos do mundo (mesmo os maiores só chegam à altura do quadril, não exatamente lhes dando uma vantagem vertical sobre os humanos). Mas é mais do que perseguir a meta de 2050: o futebol robótico ajuda os cientistas a entender melhor a inteligência humana - como nos equilibramos, como vemos, como processamos as informações. Também ajuda a melhorar a tecnologia robótica que pode ter uma aplicação mais prática - os sensores que detectam onde a bola está, podem ajudar a melhorar os sensores em carros autônomos, por exemplo. São áreas como essas - as áreas físicas - onde Lee acha que os robôs ainda estão atrás de humanos.

"Por que é que temos máquinas que podem nos vencer no xadrez ou no Jeopardy, mas podemos vencê-los no futebol?" ele pergunta. "O que torna tão difícil incorporar inteligência ao mundo físico?"

Além dos obstáculos físicos, há outra parte do futebol que faz os especialistas em robótica pausarem: o aspecto da equipe. Pensamos em robôs como seres autônomos, tecnologia sem rosto que funciona - solitária - para melhorar o mundo. Mas os robôs que jogam futebol estão interconectados através de redes sem fio - idealmente, eles se comunicam entre si como uma equipe. Criar robôs autônomos que colaboram juntos é um obstáculo difícil de superar; mas também é uma das razões pela qual Mackworth originalmente sugeriu a criação de um time de futebol - para incentivar a criação de tecnologia que pudesse ajudar os robôs, algum dia, a trabalhar juntos em aplicações práticas.

O RoboCup 2014 acontecerá de 21 a 24 de julho em João Pessoa, Brasil, e enquanto ele certamente mostrará algumas das melhores robóticas que tem para oferecer, Lee ainda acha que os campeões da Copa do Mundo de 2014 não têm nada para se preocupar, ainda . "Talvez em 20 anos pudéssemos desenvolver uma equipe de robôs para jogar contra as melhores equipes da Copa do Mundo", disse ele, explicando que, enquanto a tecnologia está melhorando rapidamente, seus robôs "ainda seriam criados pela seleção brasileira no futebol".

RoboCup: construindo uma equipe de robôs que vencerão os campeões da Copa do Mundo