Abstract
Robotic soccer is an ideal task to demonstrate new techniques and explore new problems. Moreover, problems and solutions can easily be communicated because soccer is a well-known game and people become highly motivated when they can see their theories are living and winning. Here we introduce the RoboCup context and summarise results of our robotic soccer teams.

Keywords
Simulation, Robot, Agent, Artificial Intelligence, RoboCup

ÚVOD
Motivovať ľudí k novému výskumu nie je jednoduchá úloha, zvlášť ak do neho chceme zapojiť študentov. Nový projekt by mal byť zaujímavý tak z odborného hľadiska ako aj z hľadiska využitia jeho výsledkov. Téma by mala poskytovať dostatočne široký priestor na výskum, aby bolo možné riešiť úlohy rôznej obtiažnosti. Zároveň by mali byť dobre definované ohraničenia problému. Výstupy systému sú potom dobre merateľné a dajú sa dobre porovnávať dosiahnuté výsledky. Poslednou ale nemenej dôležitou požiadavkou je, aby mal tento výskum medzinárodnú podporu, pričom každý riešiteľ má ponechanú voľnosť v použitých metódach, prostriedkoch a technikách svojej práce.

Jednou z takýchto medzinárodných iniciatív, do ktorej sa zapojila aj naša katedra v rámci predmetu Umelá Inteligencia, je RoboCup soccer.

ROBOCUP
Snahou RoboCupu je podporovať vývoj rôznych technologických oblastí pomocou riešenia štandardných robotických problémov, pri ktorých je možné použiť veľké množstvo technológií. Na tento účel je ako problém zvolená hra futbal a je organizovaný turnaj RoboCup (Robot World Cup Soccer Games and Conferences). Základnou ideou je vytvoriť čo najviac dokonalých fyzických, ale i syntetických (programovo realizovaných) agentov, ktorí dokážu hrať futbal na vysokej úrovni. Míľnikom by malo byť zostrojenie tímu humanoidných robotov, ktoré by hrali proti najlepšiemu 'ľudskému' tímu podľa oficiálnych pravidiel FIFA, niekedy v polovici budúceho storočia.

RoboCup Federation je medzinárodná nezisková organizácia zaregistrovaná v Ženeve za účelom podpory, propagácie a posilňovania RoboCup výskumu. Túto iniciatívu v súčasnosti nasleduje približne 1500 výskumníkov v 17 rôznych krajinách. Do súťaže sa môže zapojiť každý tím (resp. jednotlivec), bez ohľadu na to, či je alebo nie je zameraný na samotný výskum. Niektoré tímy sa zúčastňujú súťaže iba zo zábavy (najmä v simulačnej lige), iné sú zamerané na seriózny výskum, pričom svoje výsledky pravidelne publikujú. RoboCup predstavuje oblasť, ktorá sa veľmi rýchlo rozvíja. Najnovšie trendy je vhodné sledovať prostredníctvom internetových stránok, najlepšie [1].

V súčasnosti sa RoboCup delí na dve oblasti: RoboCup soccer - zameraný na futbal, a RoboCup rescue - zameraný na záchranu ľudí. V RoboCup soccer sa usporadúvajú turnaje v niekoľkých kategóriách, posledný rok sa súťažilo v nasledovných:

• Simulačná liga pre syntetických (softvérových) agentov
• Liga malých robotov
• Liga stredne veľkých robotov
• Liga štvornohých (SONY) robotov

RoboCup rescue vznikol len vlani, ako protiváha simulácii futbalu. Zatiaľ čo pri simulácii futbalu sú jasne definované pravidlá a len jeden typ robotov, pri záchranárskych prácach sú zrejmé len všeobecné pravidlá a jednotlivé roboty sú schopné vykonávať rôzne činnosti. Vzhľadom k jednoznačnejšej špecifikácii, jednoduchšej implementácii a hlavne menej náročnému porovnávaniu dosiahnutých výsledkov sa zatiaľ prevažná väčšina prác týka robotického futbalu.

SCHOPNOSTI ROBOTICKÉHO AGENTA
Základným pravidlom pre RoboCup je, že jednotlivé činnosti sa vykonávajú nezávislými agentami, ktorí sa samostatne pohybujú v určenom prostredí. Každý agent preto musí byť schopný:

• prijať a spracovať senzorické informácie
• vytvoriť si vlastnú vnútornú reprezentáciu okolitého sveta
• rozhodnúť sa pre ďalšiu akciu
• vykonať vybranú akciu

SIMULAČNÁ LIGA
Simulačná liga kladie dôraz na hru podľa pravidiel skutočného futbalu. Simulačný systém funguje ako klient/server systém s centrálnym simulačným serverom, ktorý komunikuje s 22 klientami (hráčmi). Samotný simulátor je napísaný v jazyku C++ a môže byť preložený na množstve platforiem ako UNIX, OS Windows a podobne. Server komunikuje s klientami pomocou UDP/IP protokolu. Na klienta teda nie sú okrem komunikačného protokolu kladené žiadne iné obmedzenia.

Server posiela klientom vnemové informácie v pravidelných časových intervaloch. Každý klient prijíma informácie troch druhov:

• vizuálne informácie
• audio informácie
• vnútorné informácie

Informácie, ktoré dostane klient, sú preddefinovaným spôsobom zašumené. Rovnako aj akcie sa vykonávajú s určitou nepresnosťou. Tým sa simuluje nepresnosť senzorov a aktorov a vyžaduje sa používanie algoritmov, ktoré sú založené na spracovaní nepresných údajov.

RIEŠITEĽSKÉ TÍMY
Simulácii robotických agentov, schopných hrať futbal, sa venovali tri tímy študentov.
Jeden tím, pod vedením prof. Návrata, pracoval na projekte dva semestre. Výstupom prvého semestra bolo pripravené simulačné prostredie. Študenti vytvorili WWW stránku [4], kde boli zhrnuté doteraz získané informácie, odskúšali soccer server a soccer monitor a vytvorili jednoduchého agenta - hráča.

Počas druhého semestra sa pripojili ďalšie dva tímy študentov, v rámci predmetu Umelá Inteligencia. Každý tím postupoval samostatne. Preto vzniklo viacero koncepcií a nezávislých implementácií hráčov. Vytvorení hráči sa odlišujú vnútornými modelmi, aktívnymi schopnosťami a taktikou hry.

Druhý semester bol ukončený turnajom medzi jednotlivými tímami. Vzhľadom ku krátkemu času vývoja hráčov, boli počas turnaja vypustené niektoré pravidlá. Napriek tomu turnaj nad očakávania dobre zhodnotil vlastnosti vytvorených hráčov.

DOSIAHNUTÉ VÝSLEDKY
Dosiahnuté výsledky je možné rozdeliť do niekoľkých skupín.

• Motivácia - všetci zúčastnení boli vysoko motivovaní a po celý čas podávali značný výkon. Študenti hodnotili projekt ako výrazne zaujímavejší oproti klasickým cvičeniam.
• Prostredie - systém nie je náročný na výkon jedného stroja, ale na výkon siete. Na nekomutovanej 10Mbit sieti bolo možné zohrať zápas maximálne šesť hráčov proti šiestim.
• Vnútorná reprezentácia hráča - potvrdila sa nutnosť kompletnej reprezentácie okolitého sveta, osvedčil sa model postupného vývoja hráča, ukázala sa nutnosť predikcie hry na niekoľko simulačných krokov
• Taktika hry - hráči, ktorí odvodzujú svoju pozíciu od aktuálnej polohy lopty, vo väčšine prípadov dominujú nad hráčmi, ktorí preferujú statické pozície. Dobré výsledky dosahuje aj kombinácia obidvoch taktík.
• Schopnosti hráčov - v súčasnej úrovni hry každá schopnosť navyše oproti súperovi výrazne zvyšuje šance výhry. K takýmto schopnostiam patrí napríklad odhad budúcej polohy lopty, blokovanie pozície súpera (voči prihrávke), využitie akustických informácií a podobne.
• Skúsenosti - najdôležitejšie skúsenosti sa získavali práve pri vzájomných zápasoch, keď jednotlivé tímy používali odlišné herné stratégie. Komplexná stratégia sa ukázala byť použiteľná len pri hráčoch s dobrými elementárnymi schopnosťami.

Tento projekt by sme radi rozšíriť a to jednak v smere zapojenia väčšieho počtu študentov a jednak v smere dosiahnutia kvalitatívne vyššieho výsledku. Najsľubnejšiu možnosť vidíme vo vytvorení viacvrstvového modelu hráča, ktorý by oddelil spracovanie elementárnych, komplexných a strategických schopností. Konečným cieľom je úspešne sa zúčastniť medzinárodného turnaja.

POĎAKOVANIE
Tento príspevok vznikol za čiastočnej podpory Slovenskej vedeckej grantovej agentúry, grant č. G1/7611/20.

LITERATÚRA
[1] RoboCup Official Site, http://www.robocup.org/, may 2000
[2] Asada, M. et al.: Overview of RoboCup-98. AI Magazine, vol. 21, spring 2000, No. 1, pp. 9-19.
[3] Gutmann, J-S. et al.: The CS Freiburg Team: Playing Robotic Soccer Based on an Explicit World Model. AI Magazine, vol. 21, spring 2000, No. 1, pp. 37-46.
[4] Makula, M. - Kucbel, M. - Mateffy, R.: RoboCup, http://fornax.elf.stuba.sk/soccer/, máj 2000