Искусственный интеллект в робототехнике: как школьники делают машины умнее

Сегодня нейросети пишут статьи, программный код, управляют автомобилями и светофорами — и даже нарисовали нам иллюстрации к этой статье. Нейронки изучают даже школьники, вместо стругания скворечников и шитья фартуков. R:ED Robotics Education и руководитель отдела разработки проекта «Роботрек» Артем Поляков рассказывают, как школьники осваивают создание нейросетей, причем здесь роботы — и как симбиоз двух направлений меняет мир.

Иллюстрации в этой статье сгенерированы нейросетью Midjourney.

В сказочной повести 1939 года «Волшебник Изумрудного города» соломенное пугало Страшила мечтало о мозгах. У современных детей вместо этого персонажа — роботы из конструкторов, которым тоже не хватает сознания. Или хотя бы его цифрового аналога.

Применение искусственного интеллекта (ИИ) — одно из направлений робототехники. В конце 2022 года важность робототехники признали на государственном уровне: президент Владимир Путин поручил правительству разработать федеральный проект по развитию этого направления. Сегодня в России робототехнику изучают в младших классах школы. А ведь еще каких-то 10 – 15 лет назад школьники на уроках Технологии собирали табуретки.

Как российские школьники создают «умных» роботов и зачем им этот навык? Мы попросили рассказать об этом Артема Полякова, руководителя отдела разработки проекта «Роботрек» — создатели робототехники и инновационных образовательных программ для детей и школьников в России и СНГ.

Так нейросеть представляет себе школу будущего.

Как я пришел в робототехнику?

Мне повезло: я работаю по специальности, и мне это нравится. Я окончил университет ИТМО по направлению «Мехатроника и робототехника» и с 2018 года создаю и преподаю робототехнику для детей.

Мой главный мотиватор — интерес к развитию технологий. А развиваются они стремительно. Когда я заканчивал школу 10 лет назад, на информатике мы программировали на Basic и Pascal. На уроке технологии мы и вовсе собирали табуретки. Сейчас подростки «кодят» на Python и изучают робототехнику, 3D-моделирование и даже принципы электротехники уже в школе.

Артем на мастер-классе с учениками.

Что такое искусственный интеллект и при чем здесь роботы?

Искусственный интеллект за последние годы тотально проник в нашу жизнь. Например, с его помощью работают системы распознавания лиц на видео, чат-боты клиентской поддержки, алгоритмы оценки рисков бизнеса.

При этом понятие искусственный интеллект не совсем отражает реальность: никакого интеллекта в нашем понимании у машин нет. Речь идет о созданных программистами алгоритмах, решающих сложные задачи, которые еще недавно были под силу лишь человеческому мозгу.

Робот снимает дорогу на видеокамеру — так это видит искусственный интеллект.

Робототехнику и искусственный интеллект можно объединить. Робот научится распознавать пространство, если установить видеокамеру с модулем искусственного интеллекта. В промышленном масштабе интеграция двух направлений позволяет создавать, например, роботов-администраторов отелей, сборщиков товаров или курьеров.

Миф: ИИ заменит людей и лишит их работы. Развитие технологий лишь избавит нас от рутины, сделает работу интересной и творческой. Например, автономному комбайну не нужен комбайнер, но нужен инженер, который обучит систему, будет поддерживать ее в рабочем состоянии и обновлять. Да, комбайнеру придется переучиться, но и зарабатывать он будет больше.

Робот в роли учителя робототехники. Иллюстрация: Midjourney.

Сложно ли детям изучать искусственный интеллект?

Еще пару лет назад искусственный интеллект в школах не изучали, ведь для этого нужно было уметь программировать на языке Python, а его преподавали лишь в университетах. Однако «умные» технологии все активнее входят в нашу реальность, и дети стремятся их изучать. Поэтому мы в «Роботреке» разработали методику, которая упрощает школьникам изучение алгоритмов ИИ.

Дети начинают изучать нейронные сети с 7 лет. На этом этапе мы просто объясняем, что они похожи на человеческий мозг — отсюда и название. Только нейросети обрабатывают больше информации, выдавая результат за секунды. Также мы рассказываем детям о том, как эту технологию используют в повседневной жизни.

Дорожная система будущего в представлении искусственного интеллекта.

Многие не задумываются о том, что фильтры и маски в фото-приложениях — это примеры работы нейросетей. Как и оплата по лицу в московском метро. А еще на нейросетях основана работа беспилотного транспорта и умных светофоров. ИИ распознает объекты на дороге и принимает решения (например, об остановке автомобиля или о смене сигнала с зеленого на красный).

Младшие школьники имеют дело с готовыми нейросетями, которые мы заранее обучили. Дети собирают робота, программируют его и подключают нейросеть. А затем смотрят, как все работает, и думают, что можно улучшить.

Уже начиная с 10-12 лет ребята учатся создавать собственные нейросети. Чтобы им было проще, мы создали блочную среду, основанную на Python. В блочной среде дети создают нейронную сеть из карточек (блоков) , в которые они вписывают параметры, и компьютер преобразует эти карточки в полноценный код на Python Так школьник почти самостоятельно создает нейронную сеть.

Может показаться, что это фотография. Но эту картинку тоже сгенерировала нейросеть. Обратите внимание на руки — детали искусственный интеллект пока еще не умеет передавать точно.

Подростки даже сами обучают нейронные сети. Например, если речь о распознавании сигналов светофора, они «показывают» алгоритму с десяток изображений светофоров с разными сигналами. По этим данным нейросеть учится, а затем выдает результат. Например, определяет, что светофор неисправен. Такую программу можно установить на робота.

Я считаю, что школьник способен изучать языки программирования уже в 12 лет. Уметь писать код очень важно: это помогает понять, как работают технологии.

Учителя по искусственному интеллекту в фантазии нейросети выглядят как герои рассказов А. Беляева.

Как готовят преподавателей по ИИ?

Самое сложное в преподавании искусственного интеллекта — это найти людей, которые хорошо знают предмет и готовы работать в школе. Увы, зарплата педагога сильно проигрывает зарплате программиста.

Поэтому «Роботрек» обучает технологиям ИИ школьных педагогов, предоставляя все необходимые материалы. С помощью небольших и понятных методичек, учителя робототехники быстро осваивают ИИ — и эффективно погружают в тему школьников. Также мы даем список дополнительной литературы, чтобы преподаватели могли лучше понимать нестандартные задачи и готовить ребят к соревнованиям.

Участник соревнований по робототехнике. Тоже сгенерирован нейросетью — даже не верится, что это не настоящий ребенок.

Как дети применяют знания на практике?

Лучший тренажер навыков — это участие в хакатонах и соревнованиях по робототехнике. Дети испытывают свои способности в условиях ограниченного времени — отличная возможность применить полученные знания. На хакатонах команды несколько дней решают конкретную задачу. Участие может стать для ребят репетицией будущей работы в компании — некоторые команды создают целые бизнес-проекты.

Детские соревнования по робототехнике и искусственному интеллекту:

До 20 февраля открыта регистрация на международный фестиваль R:ED Fest — состязания по проектированию роботов, программированию и 3D-моделированию.

«Нейрофест» — фестиваль о работе мозга и нейротехнологиях.

«ДЕТалька» — соревнования по цифровым технологиям, образовательной робототехнике и нейротехнологиям.

Подборка актуальных робототехнических соревнований — в Telegram-канале R:ED Robotics Education. Следите за обновлениями!

Как будет выглядеть работа детей, которые изучают искусственный интеллект? Воображает нейросеть.

В какой сфере можно работать, изучив искусственный интеллект?

Data Scientist и Big Data. Это работа с большими массивами данных. Например, создание рекомендательных алгоритмов для интернет-магазинов.

Видеоаналитика. Искусственный интеллект находит объекты в видеопотоке, например, распознает номера машин — технология широко используется в уличном видеонаблюдении и помогает фиксировать нарушения правил дорожного движения.

Геймдизайн. Имитация разума неигрового героя (NPC) . С помощью искусственного интеллекта можно «создать» реакции персонажа на действия игрока.

На самом деле сфера применения может быть любой — тут все ограничивается фантазией. Все эти направления, скорее всего, останутся востребованными в ближайшие десятилетия. При этом основные принципы работы ИИ везде одинаковы — отличаются только задачи и алгоритм действий. Изучая ИИ в школе, ребенок сможет выбрать направление по душе и продолжить учебу в университете. Главное — как можно раньше начать изучение основ.

0
16 комментариев
Написать комментарий...
Evgeniy Polyakov
Ответить
Развернуть ветку
RED Robotics Education
Автор

И правда!

Ответить
Развернуть ветку
Kirill Medvedev

В статье никак не отмечено состояние индустрии секс-роботов и внедрение ИИ в эту сферу. Надеюсь следующая публикация как то затронет этот вопрос.

Ответить
Развернуть ветку
Илья Затокин

получается нейросеть сможет заменить и проституток? к такому я не был готов

Ответить
Развернуть ветку
Анастасия Савичева

неистово плюсую

Ответить
Развернуть ветку
RED Robotics Education
Автор

👀

Ответить
Развернуть ветку
Игорь Романец

Двойственные ощущения, когда понимаешь, что школьники умнее тебя...

Ответить
Развернуть ветку
Анастасия Бычкова

что уж говорить про нейросети...

Ответить
Развернуть ветку
RED Robotics Education
Автор

Сами удивляемся!

Ответить
Развернуть ветку
Анастасия Савичева

Ну, надо сказать, пропорции лиц у детей на картинках, сгенерированных нейросетью, все еще выглядят довольно крипово. Получается, можно успокаиваться: художников она все еще заменить не может

Ответить
Развернуть ветку
RED Robotics Education
Автор

Да, это так! Но нейросеть может быстро сообразить визуальный референс - полезное подспорье в работе художника или дизайнера🎨

Ответить
Развернуть ветку
Сергей Степанов

так э.. как они это делают? :) понятно.питонят

Ответить
Развернуть ветку
RED Robotics Education
Автор

Зависит от возраста - например, для самых маленьких школьников нейросети обучают заранее. Остается просто собрать робота и посмотреть, как все работает, - понять принципы. А уже в средней школе можно подключать знания Python и пробовать собирать нейросети самостоятельно 🙌

Ответить
Развернуть ветку
Сергей Степанов

а программируемыми контроллерами интересуются?

Ответить
Развернуть ветку
RED Robotics Education
Автор

Попросили ответить Артема: "Дети с 12 лет уже самостоятельно программируют контроллеры на C++ и Python. До этого возраста используют визуальную среду для программирования контроллеров"😌

Ответить
Развернуть ветку
Сергей Степанов

супер, а на каком софте? я на этом https://neonplc.ru/fbd 😁

Ответить
Развернуть ветку
13 комментариев
Раскрывать всегда