Pilverobootika

Pilverobootika on robootika valdkond, mis üritab võtta kasutusele pilvetehnoloogiad nagu pilvandmetöötlus, pilvesalvestus ja muud veebipõhised tehnoloogiad, mis on suunatud sellele, et rakendada ühte kohta koondatud taristu ja jagatud teenuste eeliseid robootikas. Olles ühendatud pilve, on robotitel võimalik kasutada pilves paikneva moodsa andmekeskuse võimsat arvutusvõimekust, salvestusmahtu ja sideressursse, mis võimaldavad eri robotitelt ja agentidelt (muud masinad, nutikad esemed, inimesed jne) pärinevat teavet töödelda ja jagada. Inimestel on võimalik robotitele ülesandeid delegeerida distantsilt arvutivõrkude kaudu.

Pilvarvutustehnoloogiad võimaldavad robotsüsteemidel pääseda juurde suurele võimekusele, kuid samal ajal vähendada süsteemi ülalpidamisega seotud kulusid, rakendades selleks pilvetehnoloogiaid. Seetõttu on võimalik luua kerged, soodsad, nutikad robotid, mille intelligentne „aju“ paikneb pilves. See „aju“ koosneb andmekeskusest, teadmusbaasist, ülesande planeerijatest, süvaõppest, teabe töötlemisest, keskkonnamudelitest, sidetoest jne.

Komponendid

Robotite jaoks loodud pilvel on vähemalt kuus olulist komponenti:

• ligipääs globaalsele pildi-, kaardi- ja objektandmete kogule, tihti geomeetriliste ja mehaaniliste omadustega, ekspertsüsteem, teadmusbaas (s.t semantiline veeb, andmekeskused);
• massiivselt paralleelne arvutusvõimsus, mis on valmis valimipõhiseks statistiliseks modelleerimiseks ja liikumise planeerimiseks, ülesannete planeerimiseks, robotiüleseks koostööks, süsteemi ajakavastamiseks ja koordineerimiseks;
• tulemuste, trajektooride ja dünaamiliste juhtimispoliitikate ning robotõppe toe alaste andmete jagamine robotite vahel;
• programmeerimisdisainide, katsetuste ja riistvaraliste koostude jaoks loodud avatud lähtekoodi, andmete ja programmeerimisdisainide jagamine inimeste vahel;
• vajaduspõhine inimjuhtimine ja -abi tegevuse hindamiseks, õppimiseks ja tõrgete taastamiseks;
• laiendatud inim-robotsuhtlus eriviisiliselt (semantiline teadmusbaas, Apple SIRI kui teenus jne).

Rakendused

Autonoomsed mobiilrobotid

Google'i isesõitvad autod on pilverobotid. Need autod kasutavad arvutivõrku selleks, et pääseda ligi Google’i suuremahulisele kaartide, satelliit- ja keskkonnamudelite (nt Google Street View) andmetele ja kombineerib need andmed GPS-lt, kaameratest ja 3D-sensoritest saadud voogandmetega selleks, et jälgida omaenda asendit sentimeetrite täpsusega ja selliselt rakendada kunagisi ja praeguseid liiklusmustreid õnnetuste vältimiseks. Iga auto on suuteline õppima midagi keskkonna, teede, sõitmise või liiklusolude kohta ja edastama vastavad andmed Google’i pilve, kus saadud andmeid töödeldakse selleks, et tõsta teiste autode sooritust teel.

Modifitseeritud Lexus RX450h autonoomse mobiilroboti projekti jaoks Google'i poolt

Pilvepõhised meditsiinirobotid

Meditsiinipilv (samuti tuntud kui tervishoiuklaster) koosneb erinevatest teenustest nagu haigusarhiiv, elektroonilised terviseandmed, patsiendi tervise juhtimissüsteem, praktilised teenused, analüütilised teenused, kliinilised lahendused, ekspertsüsteemid jne. Robot on suuteline pilve ühenduma selleks, et osutada patsientidele kliinilist teenust, kuid pakkuda tuge ka arstidele (nt operatsioonil abistav robot). Veel enam, sellega koos pakutakse koostööteenust, mille abil arstid ja hooldajad saavad jagada kliinilise ravi kohta teavet.

Majapidamisrobotid

Tööstusrobotid

Piirangud

Kuigi robotid saavad meile pakkuda pilveandmetöötlusest tulenevaid eeliseid, siis ei ole pilv lahenduseks kõigile robootikaalastele väljakutsetele.

• Roboti liikumise kontrollimine põhineb olulisel määral (reaalajas) sensoritel ja juhtseadmelt saadav tagasiside ei pruugi olulist kasu lõigata pilve rakendamisest.
• Ülesanded, mille teostamiseks on tarvis reaalajas ülesande täitmist, nõuavad kohapealset töötlemist.
• Pilvepõhised rakendused võivad olla aeglased või mittekättesaadavad suure hilinemisega vastuste või võrgutõrgete tõttu. Kui robot tugineb liialt pilvele, siis võib võrgutõrge jätta selle „ajuta“.

Väljakutsed

Pilverobootikaalane uurimistöö ja vastavad arengusuunad on seotud järgmiste võimalike probleemide ja väljakutsetega:

• skaleeritav paralleelarvutus-võrkandmetöötlus, paralleelsusskeemid skaleeritakse automatiseerimise taristuga;
• efektiivne koormuse balansseerimine: balansseerimistegevused kohaliku ja pilvearvutuse vahel;
• teadmusbaasid ja esitused;
• kollektiivne õppimine pilves automatiseerimise eesmärgil;
• taristu/platvorm või tarkvara teenusena;
• asjade internet robootikale;
• integreeritud ja koostööpõhine tõrketaluvusega juhtimine;
• suurandmed: andmed, mida kogutakse ja/või edastatakse üle suurte, kättesaadavate võrkude, võib toetada otsuseid klassifitseerimisprobleemide või tuvastusmustrite jaoks;
• võrguvaba side, ühendus pilvega;
• robotpilve süsteemi arhitektuurid;
• avatud lähtekoodiga, avatud ligipääsuga infrastruktuurid;
• töökoormuse jaotamine;
• standardid ja protokollid.

Riskid

• Keskkonnaohutus – arvutusressursside ja kasutajate kontsentratsioon pilveandmetöötluse keskkonnas korreleerub turvaohtude kontsentratsiooniga. Tingituna pilvekeskkondade suurusest ja olulisusest, rünnatakse neid tihti virtuaalmasinate ja ründevara poolt, jõurünnete ja muusuguste rünnakutega.
• Andmete privaatsus ja turvalisus – konfidentsiaalsete andmete majutamine pilveteenuse osutajate juures tähendab olulise hulga kontrolli loovutamist teenusepakkujale andmeohutuse vallas. Näiteks sisaldab iga pilv olulisel määral klientidelt saadud isiklikke andmeid. Kui majapidamise robotisse sisse häkitakse, siis võib sattuda ohtu kasutajate isiklik privaatsus ja ohutus, ligipääs võidakse saada majaplaanile, väljavõtetele igapäevaelust, kodusele vaatele jne. Sellistele andmetele võib olla ligipääs kriminaalidel üle maailma. Probleemiks on ka see, kui robotisse häkitakse sisse ja kõrvaline isik võtab selle üle kontrolli, seades nii kasutaja ohtu.
• Eetilised probleemid – arvestada tuleb mõnd robootikaalast eetilist küsimust, eriti pilvepõhise robootika puhul. Tingituna tõigast, et robot on ühendatud võrkude kaudu, siis on olemas oht, et sellele saavad ligi muud isikud. Kui robot on väljunud kontrolli alt ja teostab illegaalseid tegevusi, siis kerkib küsimus, kes vastutab selle tegevuse eest.

Vaata ka

• Pehme robootika
• Nanorobootika
• Telerobootika