Огромный комар-киборг

Зонд фон Неймана это разновидность самовоспроизводящихся машин, концепцию которых в 60-х годах прошлого века сформулировал американский математик венгерского происхождения Джон фон Нейман.

Фон Нейман разрабатывал математическую теорию машин, которые могут создавать точные копии самих себя. Изначально их назначение не было связано с межзвездными перелетами, такое применение было осмыслено уже позже другими исследователями и теоретиками.

Так, например, потенциальные преимущества использования самовоспроизводящихся космических аппаратов-роботов для исследования галактики обсуждались Крисом Бойсом в его книге «Внеземная встреча: личная перспектива» 1979 года.

Бойс в своей книге предвидел следующий сценарий. Первоначально зонд фон Неймана, состоящий из межзвездной двигательной установки и универсального репликатора фон Неймана с интеллектом человеческого уровня, должен был быть запущен от домашней звезды к соседней звездной системе. По прибытии он будет искать сырье из местных источников, таких как астероиды, и использовать их для создания нескольких своих копий (включая свои ракетные двигатели). Затем копии будут запущены в следующее скопление соседних звезд. Этот процесс будет повторяться снова и снова, так что все большее количество идентичных зондов будет задействовано для проникновения во все более удаленные районы Галактики.

Отправив свои копии, зонд приступит к исследованию звездной системы, в которой он оказался. Он будет проводить научные исследования и передавать результаты обратно в точку происхождения. Его также можно использовать в качестве средства межзвездной колонизации путем создания искусственной поддерживающей жизнь среды, а затем имплантации в нее синтезированных плодовитых яйцеклеток, несущих геномы, транскрибированные из компьютерной памяти зонда. За эмбрионами такой колонии могут ухаживать роботы, также построенные с помощью зонда, пока те не станут достаточно взрослыми, чтобы функционировать независимо. Тогда они смогут свободно развивать свою собственную цивилизацию вокруг звезды-хозяина.

Большим преимуществом зонда фон Неймана является то, что, будучи универсальной машиной, он может использоваться для любых целей в своей целевой системе в зависимости от инструкций, отправляемых ему от его конечных создателей. Следовательно, по мере того, как создатели будут добиваться технических успехов у себя дома, они могли бы перепрограммировать удаленный зонд фон Неймана, например, для создания более быстрых ракетных двигателей для зондов следующего поколения или более чувствительного сенсорного оборудования, с помощью которого можно было бы изучать звездную систему-хозяин.

Существуют разные оценки того, как быстро можно распространить цивилизацию, используя зонды фон Неймана. В любом случае этот период должен исчисляться миллионами лет. Не менее сложно предсказать вероятное время создания нами подобных машин. Но при текущем уровне развития земных технологий это не выглядит нереализуемой фантастикой. Из трех необходимых для зонда технологий:

- мощный искусственный интеллект;

- возможность самовоспроизведения;

- межзвездная двигательная установка,

мы уже обладаем всеми тремя, но пока еще на недостаточно продвинутом уровне.

Любой серьезный прорыв в области ИИ или квантовых вычислений, в нанотехнологиях или в 3D-печати, выведет такое "невозможное изобретение" в разряд весьма реальных. А применение самовоспроизводящихся машин может оказаться полезным не только в космосе, но и на Земле, в самых разных отраслях: от исследования огромных сложно доступных уголков планеты до организма отдельно взятого человека.

Этот пост скорее всего не будет полезен профессиональным аниматорам так как они делают анимации на завтрак, обед и ужин. Думаю их этим не удивить. Так же в посте отсутствует мат.часть ибо писал не для того чтобы учить кого-то. Пост в целом для того чтобы показать обобщенное направление работы и полученный мною результат.

Возникла необходимость сделать анимацию персонажа для игры, которую делаю "на коленке".

Ссыли на наработки по игре:

https://twitter.com/CGAleksey

https://www.instagram.com/cgaleksey

Чем не угодили mocap - анимации:

1) нужно искать наиболее подходящие анимации

2) нужно много анимаций

3) визуально анимации должны сочетаться

Покопавшись в сети и немного поэкспериментировав с аниматором, пришел к тому, что для создания реалистичной анимации нужно записывать анимацию непосредственно с человека.

Можно брать готовые анимации с https://www.mixamo.com но есть НО:

1) анимации неуникальны

2) все же урезаный набор анимаций

Побираясь, как бездомный в чьем-то ведре, в поисках нужных анимаций в течении недели я собрал некого Франкенштейна. Именно Франкенштейна потому, что анимаций надыбал отовсюду. Ходил персонаж как офисный работник, крался как эльф 80-го уровня, приседал как человек-паук. Шучу, все было не так уж и ужасно, конечно, для обывателя может и пойдет, а вот меня все же неустраивало разношерстность анимаций. Хотя блендинг и прочие процедурные фишки сильно улучшали дело... Да и ноги не прилипали к земле как надо. Меня это жутко раздражает, когда анимация персонажа не на 100% соответствует тому, что он делает, ноги проходят сквозь пол, руки сквозь стены... ну вы поняли, 21-й век как никак.

Что важно для анимации персонажа: нужно передать ощущение того как персонаж передвигается с учетом физики. Короче, аимация нужна процедурная. Это крайне важно для нашего 3D паззла от первого лица.

Итак поехали. Обобщенно задача состоит в разработке системы анимации персонажа таким образом, чтобы можно было относительно гибко настраивать анимацию под свои нужды (корче, еще раз, чтобы анимация была процедурной).

Для реализации этого, нужно знать что есть инверсная кинематика и уметь ее. Погуглив и ознакомившись собрал простейшую IK, подключил пару костей. Работает. Добавили ограничения, чтобы локти не выворачивались в другие стороны и чтобы кости были похожи на кости. Сделано.

Далее, настало время для машинного обучения. Подключаем обучалку к ногам и обучаем ноги ходить, а руки крутиться. На Github был пример с какими-то бегающими человечками с разным количеством ног. Этот проект лег в основу. Далее не помню как закончил этот адский ад.

В итоге после 2-х недель возни по 12 часов со всей этой ерундой у меня на столе лежал набор как-то дергающихся тестовых конечностей. Кстати, некоторые видео сохранил. Не думал что решу писать об этом пост:

Отлично, цепляем все к боди, еще немного IK и получаем что-то типа (одно из приближений):

Внимание на лодыжку ^. C ней вечно были проблеммы. Дело в том, что наш робот сделан инженерами-конструкторами и соединения должны гнуться строго по оси и никак иначе. Хотя это далеко не последний вариант робота, но в целом все примерно так. (Спойлер: соединение ложыжки мы все же переделали. Инженеры поставили его на 3 гидропривода, что дало нужное число степеней свободы).

Далее используем наш ИИ для ноги. Не зря же нога у нас обучалась ходить сама по себе без тела XD

Подключаем ИИ к ногам и говорим им болтаться:

А теперь ногам приказываем ходить. Здесь нет отклика от пола, ноги не воспринимают коллайдер пола. Иначе роботу на самом деле пришлось бы пойти.

Ну вот все что сделано выглядит вроде и ничего, по отдельности. Когда я соединил все в одно тело, то понял: емое... Позиция ноги, руки, головы (короче, каждой части тела) должна вносить изменение в позицию всего тела и следовательно влиять на другие конечности. Иначе робот ходил как деревянный буратино. Ничего не поделаешь, видать именно так ходят "идеальные" машины лишенные уникальности (уровень робота "Вертер" достигнут!):

Повозившись еще с инверсной кинематикой и мозгами всех частей тела, все же удалось сделать анимацию более естественной.

Здесь экспериментирую с тем как робота придавливает плита. Робот должен корректно анимировать позицию своего тела:

На вторые руки не обращайте внимания. Сделал доп.пару рук чисто для себя, для сравнения того как разные алгоритмы будут обрабатывать стену.

Что хотелось бы добавить. Полностью избежать использования mocap анимации не удалось. Почему так? Дело в том, что роботу нужна индивидуальность, стиль перемещения. именно для этого ему даются наборы анимаций с которых он перенимает пластику движения и испоьзует ее при расчете процедурной анимации перемещения. Как-то так.

В тестах использовалась модель-аналог робота Федора. Извините, это неточная копия. Чертежей не было, собрали "на глаз" XD

Я рисую костылями, чем бешу "настоящих" художников, что с завидным упорством продолжают использовать технологии 16 века.

Всегда хотел рисовать, но руки не слушались. Тогда решил пойти другим путем и начал разрабатывать робота, который мог бы водить кистью по холсту без ошибки, железной рукой.

Прошло 12 лет разработки, я увлёкся, и вот уже не просто механические руки, но и искусственный интеллект в помощь. На дворе 21 век и я не встречал людей, протестующих против автомобилей, мол, правильно перемещаться можно только верхом на животных.

Однако, автоматизация процесса творчества - табу.

Вы тоже так считаете? Или у автономных художественных систем есть будущее?

Вот последняя работа робота-художника на ваш суд.

2 недели работы робота, холст 90*90см, 16 банок краски, 37 тысяч мазков.

Видео работы рисующих механизмов есть, в Яндекс находятся по фамилии "Лянгузов", да в инстаграм периодически попадают. Если интересно, выложу сюда.

Вид поближе, на грубый холст, прокрашенный слоями чёрным с аквамарином-металликом, робот наносит глянцевые эмали брызгая струёй краски. Накладываясь друг на друга они образуют фактуру "мазков".

Визуализация для представления размеров полотна.

Что здесь сказать в заключение?

Искусственный интеллект и роботизация вклинивается в нашу жизнь даже там, где этого не ждали. Сейчас это вызывает неоднозначные реакции, но так всегда с новым, лет через 20 никого уже не удивит ИИ в творчестве.

P.S. подозреваю, что художники на пикабу обнулят мне карму своим негативом :)

Меня зовут Дмитрий Суворов, я из города Ижевска. Создаю работы из металла различной сложности и тематики, мой инстаграм: @Metalart.Sclptr

Arachnid, металл, 90х65х40см

Муравей, металл, 100х130х45см

Mantis, металл, 240х80х120см

Сноубордист, металл, высота ~200см

Синий Робот, металл, высота ~200см