«Страна с малой плотностью населения и огромной территорией должна быть максимально автоматизирована»
Как всё устроено в лаборатории робототехники «Сколтеха».
Материал подготовлен при поддержке «Сколтеха»
Сколковский институт науки и технологий, он же «Сколтех» — негосударственный образовательно-исследовательский институт, находящийся в Сколково. Чтобы пройти отбор и поступить сюда, необходимо быть лучшим в своем направлении. В «Сколтехе» совмещают исследования, технологии и бизнес — из молодых людей растят ученых и предпринимателей.
На vc.ru — интервью с профессором, руководителем лаборатории робототехники «Сколтеха» Дмитрием Тетерюковым. Он рассказал о том, как все устроено в университете, над чем работают магистранты и аспиранты в его лаборатории и что нужно, чтобы попасть в их число.
Дмитрий Тетерюков получил степень PhD в Токийском университете в 2007 году. С 2010 по 2014 годы возглавлял лабораторию в Технoлогическом университете Тоехаси, Япония.
В настоящее время руководит лабораторией робототехники в «Сколтехе». Является членом IEEE (Институт инженеров электротехники и электроники — прим. ред.) с 2006 года и ACM.
Получил несколько престижных наград за лучшие публикации и доклады на международных конференциях.
Какие направления исследований в робототехнической области вы считаете наиболее важными на сегодняшний день, и какие из них развиваются в «Сколтехе»?
Важнейшим направлением робототехники стала автоматизация предприятий, переход к так называемой «Индустрии 4.0». Она призвана повысить эффективность производств и уменьшить число ошибок, связанных с человеческим фактором.
В «Индустрию 4.0» входит несколько поднаправлений. Первое — мобильные роботы. Например, знаете ли вы, что количество роботов в Amazon Robotics (ранее Kiva Systems, производит мобильных роботов для транспортировки заказов на складах Amazon — прим. ред.) с 2015 года увеличилось на 50% — с 30 до 45 тысяч штук. Эффективность складских операций при этом выросла на 20%.
Моя лаборатория взаимодействует по этому направлению со сколковской компанией RoboCV. Сейчас часть моих магистрантов задействована в работе над системой PickToGo для больших складов.
Задача заключается в том, чтобы автоматизировать набор паллет с товарами на складах. Решение нетривиально — оно включает в себя и компьютерное зрение, и манипуляторы на мобильной платформе, разработку мобильного робота, и прочие составляющие. Система должна работать автономно. К слову, мобильные роботы используемые Amazon — это не автономная система, она выполняет задания, перемещаясь по заранее заданным маршрутам и используя навигацию по магнитным маркерам.
Есть также направление, связанное с цифровыми фабриками. Наши ребята из «Сколтеха» выиграли крупнейший по этой теме хакатон, который проходил в Германии — Factory Hack, обойдя 50 команд со всей Европы. Направление связано с автоматизацией большей части процессов на предприятиях. Наша команда автоматизировала процесс набора римской мозаики с использованием промышленного робота и компьютерного зрения.
Роботы в системе автоматизации становятся не просто машинами, которые выполняют операции — они должны учиться сами и адаптироваться под обстоятельства реального времени. В моей лаборатории мы ведем проект, связанный с этим направлением — по утилизации мобильных телефонов. Он проходит в рамках гранта The Next Generation Program для совместных исследовательских проектов между «Сколтехом» и MIT. Это два направления, которые я считаю наиболее востребованными, как прикладные.
Очень перспективно направление беспилотников. С развитием сельского хозяйства в России они должны стать более востребованными. Определение индекса роста растений, болезней, автоматизация распылений пестицидов — эти задачи можно решить с помощью беспилотных летательных аппаратов. Еще одна зона их применения — освоение Арктики и автоматизация навигации судов на Северном морском пути.
Тут у нас тоже есть успехи — мы создали новую систему взаимодействия «человек-дрон» и выиграли престижную награду Laval Virtual Award на конференции SIGGRAPH 2016 в Анахайме.
Мы изобрели новую концепцию взаимодействия — дрон из игрушки превращается в настоящее интеллектуальное устройство. Теперь дрон может не только распознать жесты человека, но и визуализировать полезную информацию посредством проецирования ее прямо перед человеком на любую поверхность. Благодаря этому, не сажая дрон, можно подтверждать различные операции и работать с приложениями — чтобы подать команду, например для загрузки видео на Facebook, человеку достаточно «кликнуть» на изображение, спроецированное дроном.
Есть ли интерес к роботам, которые взаимодействуют непосредственно с людьми? Какие-то подвижки в этом направлении?
Конечно. Во первых, коллаборативным роботам посвящена моя диссертация в Токийском университете — это университет номер один в Японии. И мы продолжаем активное сотрудничество с Японией по этой тематике.
Как я уже сказал, сейчас у меня три подразделения. Первое — мобильная робототехника — с ним мы выиграли российский этап чемпионата Eurobot 2016. Второе направление — «Индустрия 4.0», рой роботов, которые разбирают и собирают объекты. Третье направление — беспилотники. Два новых направления, которые мы запустим в ближайшее время — это лаборатория коллаборативной робототехники и лаборатория виртуальной реальности.
По коллаборативному направлению у нас будут лучшие роботы — Universal Robotics, KUKA, Fanuc — качественные и самые современные. Когда к нам приезжают люди из MIT и других университетов, они удивляются, насколько уникальное у нас оборудование.
Вторая лаборатория — виртуальной реальности и тактильных интерфейсов — будет поменьше, но в ней будут представлены все современные хаптические платформы и высокоточная система захвата движения.
Лаборатория в «Сколтехе» будет работать, в том числе, над созданием тактильных интерфейсов, которые помогают человеку погружаться в виртуальные пространства. Это применимо, например, в медицинской сфере: когда проходит «репетиция» операции, надо чувствовать сопротивление тканей, прикосновение объекта, текстуру. В виртуальной реальности для этого используются тактильные интерфейсы.
Сколько студентов в настоящее время работает под вашим началом и каким образом проходил их отбор?
В моей лаборатории девять аспирантов и около 20 магистрантов — это самая крупная лаборатория университета на сегодняшний день. Она же — самая активная, про нее больше всего говорят и пишут.
Что касается отбора — мы отбираем лучших. Наш университет по праву считается элитарным, ведь мы даем знания мирового уровня — технологические, практические, теоретические. Поэтому мы стараемся отобрать студентов из России и из-за рубежа которые имеют высокий средний балл. Если студент смог реализовать сложный технический проект он тоже нам очень интересен.
Процесс поступления несложный — студент подает документы и проходит процедуру первичного отбора, которая включает письменный экзамен и собеседование. Весь образовательный процесс проходит на английском языке.
Задача «Сколтеха» — дать студентам возможность заниматься технологиями. Как и в любой стране мира, чтобы этим заниматься, нужна финансовая поддержка. Она может исходить из различных источников. Если в США или в Японии это делается в частных вузах на средства родителей или студенты берут кредит, то в случае «Сколтеха» — это полностью поддержка университета. Студенты получают достойную стипендию и они на 100% вовлечены в процесс образования и в процесс создания технологий.
Можете рассказать подробнее о стипендии?
Ежемесячная стипендия начинается от 40 тысяч рублей. Как правило, в первый год обучения она составляет 50 тысяч, во второй — 55 тысяч рублей. Плюс ко всему, студенты, участвующие в специальных проектах университета, например, в международных соревнованиях, получают бонусы.
То есть, уже в процессе обучения у студентов есть возможность заработать достаточно хорошие деньги своим трудолюбием и умом. При этом у них хорошие шансы запустить собственные проекты. Два из трех победителей программы «Умник» фонда Бортника от «Сколтеха» — это студенты моей лаборатории. Плюс сейчас мы получили внутренний грант «Сколтеха» на поддержку стартапа — сумма не очень большая, 3 млн рублей, но она может помочь стартапу на начальном этапе.
В России многие стартапы неуспешны, на мой взгляд, именно потому, что не знают, как строить отношения в команде, держаться вместе. Нет такой культуры — не было предпосылок к ее возникновению. А успех как раз зависит от способности и умения выстраивать отношений внутри коллектива. Не будет команды — не будет компании.
Будет ли увеличиваться число студентов?
Да, это наш план и позиция: число магистрантов должно расти, и мы с годами расширяем набор. На программу «Космические системы» мы можем набрать до 25 человек, но в прошлом году взяли всего 14 — половину, потому что при большом количестве заявок не было достаточно квалифицированных студентов.
Если человек очень сильно мотивирован и средний балл у него выше четверки, плюс есть практический опыт — мы рады таким студентам. Это миф, что мы берем только отличников. Ко мне попадали очень успешные ребята, при этом балл у них был не самый высокий, зато большая практика за спиной.
Что важно — за два года обучения студенты получают важные профессиональные навыки и у них есть перспектива найти очень хорошую работу, создать стартап или продолжить научную карьеру. Из шести моих магистрантов в прошлом году пять остались в аспирантуре. Двое из них параллельно создают свой стартап.
У нас нет атмосферы старых вузов. У нас студент хочет работать, он мотивирован, его не надо заставлять учиться. Даже в субботу и воскресенье в лаборатории вы увидите несколько человек — они сами приходят, они живут университетом. Как в MIT и других ведущих мировых вузах. Они просто хотят создавать что-то, что окажет воздействие на отрасль, на страну, на мир.
На территории Сколково строится новый корпус «Сколтеха» — как переезд туда повлияет на вашу работу?
На нас это, безусловно, повлияет положительно. Лаборатория робототехники требует куда больших площадей — для экспериментов, для создания оборудования.
В новом здании мы получим большое помещение, где разместим лабораторию по беспилотным летательным аппаратам, лаборатории по виртуальной реальности, коллаборативным роботам, мобильным роботам и мастерскую мехатроники, где студенты создают все своими руками. У нас есть все необходимое оборудование — от 3D-принтеров до паяльных станций, с помощью которых студенты изготавливают нужные детали.
Стартапы, зарождающиеся в «Сколтехе», получают какую-то поддержку фонда «Сколково»?
Конечно. В сфере робототехники мы взаимодействуем, в основном, с двумя кластерами «Сколково» — аэрокосмическим и ИТ. Стартапы, которые появляются у нас, получают, в первую очередь, экспертную поддержку фонда. Сейчас два стартапа прошли предварительный этап подготовки и подают заявки на статус резидентов фонда. В этом есть логика — наши стартапы остаются внутри экосистемы.
В «Сколтехе» учатся люди из разных городов и даже стран, а «Сколково» — довольно обособленная территория. Где они все живут?
У нас нет общежития для студентов — к сожалению, пока это нерешенная задача. Студенты, как правило, снимают квартиры в районах неподалеку от «Сколково», например в Трехгорке. Тем не менее, сейчас нет больших проблем с транспортом, студенты не тратят много времени на логистику. Высокая стипендия покрывает затраты, в том числе, на проживание.
Есть ли в вашей лаборатории иностранные студенты, и если да — откуда они, почему выбрали «Сколтех»?
У меня есть студенты из Индии, из Сербии, из Ирана, из Испании, из Коста-Рики. География очень разнообразная. Сейчас количество заявок от иностранных студентов превосходит количество российских.
Сейчас я планирую отправить в MIT на практику двух магистрантов. «Сколтех» стал работать с MIT именно по научным направлениям, а не просто по образованию студентов.
Мы активно развиваем программы с ведущими европейскими университетами — в этом году мы отправляем одного из аспирантов в Немецкий аэрокосмический центр (DLR) под Мюнхеном — там находится одна из лучших в мире лабораторий робототехники. Программа международной академической мобильности студентов развивается вполне успешно.
С кем из мировых вузов сотрудничает «Сколтех» в области робототехнических исследовательских проектов?
По цифровым фабрикам — созданию новых роботов и систем управления этими роботами, систем компьютерного зрения — мы сотрудничаем с MIT. С DLR будем вести работы по стратосферным беспилотникам — очень интересное направление. Также мы работаем с японским университетом электрокоммуникаций по тактильным интерфейсам. С Японией мы сотрудничаем и по медицинским проектам.
У меня остались очень хорошие связи с японскими университетами, и мы планируем наладить более широкое взаимодействие, в том числе, по обмену студентами. Скоро я поеду туда, чтобы начать этот процесс.
Отмечу отдельно, что лекции по робототехнике у нас читают профессора с мировыми именами. Пять лекций на курсе «Динамические системы управления» у нас прочитал профессор Камаль Юсеф-Туми из MIT — обладатель 30 патентов и автор книги о создании роботов с прямым приводом.
К нам приезжал вести лекции из Японии профессор Хироюки Кодзима из университета электрокоммуникаций в Токио. То есть, наши студенты не живут в каком-то замкнутом пространстве. «Сколтех» — абсолютно открытый миру университет с лучшими лекторами.
Расскажите, что вы планируете показать на международной конференции Skolkovo Robotics. В чём важность мероприятия для отрасли?
Покажем как минимум два проекта — по автоматизации складов с помощью роботов и по считыванию баркодов с помощью беспилотников.
Лаборатория представит два проекта: PickToGo — мобильную платформу с манипулятором для автоматизации набора паллет, и WareVision — дрон с компьютерным зрением для распознавания штрих/QR кодов и состояния паллет с интеграцией в систему менеджмента складов.
Какие цели вы ставите в профессиональной области лично перед собой?
Я приехал в Россию с мечтой. У меня была отличная лаборатория в Японии — небольшая, но очень эффективная. Я участвовал во многих конференциях, представлял на международной арене Японию. И не понимал, почему на конференциях и выставках нет ни профессоров, ни технологий, представляющих Россию. И это не смотря на то, что тема робототехники и была, и остается очень популярной и привлекательной. А в век «Индустрии 4.0» она становится доминирующей.
Мне захотелось, чтобы тот опыт, который я получил в Японии, помог таким же ребятам, каким был я в свое время, реализовать себя в своей стране. Создавать технологии, которые смогли бы конкурировать с тем, что создается в MIT или в университетах Японии. Гордиться своими разработками, а не просто удивляться очередному крутому видео от компании Boston Dynamics.
Мечта была — создать успешную в России лабораторию, воспитать студентов, которые могли бы развить это направление по всей стране, а не только в Москве. Страна, в которой малая плотность населения, но огромная территория, должна быть максимально автоматизирована.