Microsoft Researchがデータセンター向けモジュラー・ロボティクスの試作機を公開

Microsoft Researchが、データセンター向けロボティクス・プロトタイプの一部を公開しました。

Hotnetsに掲載された論文の中で、同チームは「これは、データセンターのハードウェアとソフトウェア・サービスをどのように考え、設計するかという根本的な転換の始まりである」としながらも、この取り組みは「まさに始まったばかりである」と述べています。

マイクロソフト は、このロボット・プロジェクトで重要なのは、人間をロボットの形で再現しようとしないことだと述べています。「我々は、ヒューマノイドのような形状や手からインスパイアされたようなグリッパーは、データセンターにおける多くの作業には適さないと思う」 と、この論文には書かれています。

その代わりに同社は、極めて特殊な作業用に設計されたいくつかの 「先進的なモジュール型」ロボットを製作することが理にかなっていると考えています。これらの作業は、最終的にはデータセンターが自ら清掃や修理を行うことを可能にするはずです。

「我々は、セルフ・メンテナンス・システムというコンセプトを提案します。セルフ・メンテナンス・システムとは、ハードウェアの修理やメンテナンスを自ら管理・制御できるシステムのことです。これは高度なロボット工学と自動化によって可能になる。また、修理にかかる時間を短縮するだけでなく、故障の連鎖（カスケード障害）や誤検出が修理に与える影響の管理にも役立ちます。」

「さらなる利点として、現在、データセンターのハードウェアが前もって修理されることはほとんどなく、通常は障害が発生したときにのみ対処されるということです。これは、規模（つまりコスト）とカスケード障害の問題によるものです。我々は、データセンターでの運用に特化した洗練されたロボットの設計によって、プロアクティブ・メンテナンスを実現し、それによってハードウェアの故障件数を減らすことができると考えています。」

Microsoft Researchは、そうした2つのメンテナンス・ロボットについて詳述しており、そのどちらもまだプロトタイプの段階です。

1台目はトランシーバー操作ロボットで、マニピュレーターアームとグリッパーを備え、「物理的に近接したケーブルとの偶発的な干渉を最小限に抑えながら」1台のトランシーバーを把持して操作することができるというものです。

このグリッパーは光ケーブルの間に挿入し、「トランシーバーのプルタブを掴んだまま、光ケーブルを静かに引き離す」ことができます。このロボットは、複雑な環境を理解するためにビジョンシステムを使用しており、「トランシーバーを再装着したり、プラグやプラグを抜いたりするために、乱雑なケーブル配線を自律的にナビゲートして目的のポートまで移動することができる」ようです。

それに対して人間は、誤ってケーブルに触れると一過性のパケットロスを引き起こす可能性があります。「私たちはこの現象を単にカスケード障害と呼んでいます。カスケード障害は、ハードウェアの近くで、あるいはハードウェアと共に物理的な振動が生じ、他の物理的な影響が同じ場所にあるハードウェアに及ぶと発生します。」

写真は、光ファイバーとトランシーバーのクリーニングロボットです。ファイバーケーブルが接続されたトランシーバーが、エンジニアや トランシーバー操作ロボットによってユニットに差し込まれると、このロボットは 「自動的にトランシーバーからケーブルを取り外し、ファイバー端面のコアとトランシーバーを目視検査し、検査に合格するために必要とされる部品を洗浄した後、再び組み立てられます。」

この装置には多くのアクチュエータが備わっており、「装置は複雑で手先が器用である」とMicrosoftは述べています。大規模なグローバル・クラウド・プロバイダーで使われるトランシーバーやケーブルの多様性が課題であることを同社は認めており、トランシーバーやケーブルの種類とサイズを判断するためのカメラと認識モデルを採用しています。

ロボットに搭載されたディスプレイにより、人間は進捗状況を監視・観察し、検査した画像を見ることができます。清掃ロボットはモジュール化されており、トランシーバー操作ロボットと統合することも、独立したシステムとして使用することもできます。

この2台のロボットが連動する作業全体は、現時点では数分程度で完了しますが、これを最適化することも可能だとMicrosoft社は述べています。「すでに、8コアの端面検査にかかる時間は30秒未満であり、これは十分に訓練された人間よりも短い時間です。」

同社は現在、「多様な作業に対応しつつ、必要とされるロボット・フォーム・ファクターの種類を最小限に抑える小規模なロボット・ユニット群の開発に注力しており、このロボット・ユニット群には、単一のラックを超える大規模な作業を行うためのモビリティ・ユニットも含まれている」と述べています。

Andromachi Chatzieleftheriou、Elliott Hogg、Antony Rowstronなど、この論文で言及されている研究者の多くは、今年初めに紹介したMicrosoftの1万年ストレージシステム「Project Silica」で使用された、カニのようなロボットにも携わっています。これらのシステムは、上下だけでなくラック間を移動することもできました。

研究者たちは、「ロボット工学における近年の進歩は、実現可能な技術がほぼ手の届くところまで来ていることを示唆している」と話し、「このビジョンを実現するためには、ロボット工学とオートメーション分野の研究者らが、ネットワーク、システム、機械学習の専門家らと緊密に協力する、高度に学際的なアプローチが必要となります。」と述べています。

さらに、「自律維持システムの開発における重要な課題は、ビジョン技術の現状を前進させることにあります。私たちの研究は、複雑な配線織機や大きなオクルージョンを特徴とする環境で動作可能な高度な知覚システムを開発することで、これらの障害に対処することを目的としています。」と付け加えています。

研究チームは、データセンターのロボット工学の進歩をレベル0（ロボット工学なし）とともに4つのレベルに分類しています。レベル1では、自動化装置を使用して人間のオペレーターを補い、レベル2では、ロボットが人間の監督下で特殊な作業を行う部分的自動化を特徴とします。

レベル3では、高度な自動化が行われ、人間の監督を必要としないエンド・ツー・エンドの作業が実現されます。そしてレベル4では、完全自動化が実現し、データセンターの修理作業はすべて、人間の監督なしに完全に自律化されます。

「我々は現在、レベル2とレベル3の間で動作するロボット工学を模索しています。」

「レベル3は最終的に自律型システムを可能にし、レベル4は人間中心ではなく、高密度でエネルギー効率に最適化された完全自律型データセンターを可能にします。」

「レベル4では、人間はデータセンターの現場で監視を行うことができますが、データセンターのホールに物理的に立ち会う必要はありません。レベル1と2をサポートするための基本的なロボット工学を実現することさえ困難であり、これが私たちの現在の課題です。しかし、レベル2が達成されれば、レベル3と4への移行はより容易になると考えています。」

DCDは昨年、マイクロソフトのデータセンター・ロボット専門チームについて独占的に報じましたが、このチームは最終的に 「ゼロタッチ 」データセンターの実現を目指しているようです。

この記事は海外Data Centre Dynamics発の記事をData Center Cafeが日本向けに抄訳したものです。