Будущее робототехники

Без сомнения, научные фантасты и кинорежиссеры одержимы роботами уже лет 80, но даже самые внушительные усилия инженеров пока не оправдали этого волнующего видения изящных, интеллектуальных, самодостаточных машин, которые могут намереваться убить нас, любить нас или стать более человечными, чем мы.

Применение передовых систем и технологий во всем современном мире требует переосмысления вопроса: что такое робот? Возвращаясь к исходному определению слова, упомянутому в фантастике, robot происходит от чешского слова robota — «подневольный труд», т.е. роботом может быть что-то, выполняющее задачи физического характера для пользователя. Имеющиеся технологии, как правило, ограничивают развитие роботов в сравнении с воображением писателей и кинорежиссеров. Возможности программного обеспечения на сегодняшний день таковы, что компьютер может собрать и обработать информацию со множества сложных датчиков и сенсоров.

Ярким примером является Samsung Navibot, который сканирует окружающее пространство с помощью множества датчиков, составляет схему помещения и сохраняет в памяти его форму с помощью интеллектуального программного обеспечения, определяет свое положение в пространстве и пылесосит пол, после чего возвращается на специальную док-станцию для зарядки аккумуляторов.

Пылесос Samsung Navibot оборудован 38 датчиками для составления схемы помещения, объезда препятствий и автоматической зарядки

Десятилетия исследований и разработок в ключевых областях робототехники начали приносить свои плоды. Благодаря достижениям в производстве углеродного волокна и композиционных материалов удалось значительно снизить вес и повысить прочность роботов.

Исследования механики и эргономики сыграли важную роль для развития техники для домашних и медицинских учреждений, такой, как японский робот «РиМен», который с легкостью транспортирует лежачих больных в специализированных учреждениях, чтобы обезопасить как персонал, так и пациентов от получения травм. Исследования взаимодействия роботов и людей помогают повысить уровень доверия к машинам, особенно для уязвимых категорий населения и инвалидов.

«Нао» — замечательный пример ситуации, когда мультяшный дружелюбный вид робота идеально подходит для помощи в обучении детей, страдающих аутизмом.

Чтобы «увидеть» свое окружение, робот «Нао» оборудован камерами выше и ниже глаз, а устойчивость осуществляется при помощи акселерометра и гирометра. «Нао» оснащен ультразвуковым передатчиком, встроенным в торс, который помогает ему избегать препятствий. Сложный набор алгоритмов позволяет «Нао» взаимодействовать с окружающими людьми (но не с роботами): он может распознать лицо человека, найти конкретный объект и соответствующим образом реагировать при разговоре.

«Риба» способен поднимать людей весом до 80 кг

Интеграция с другими технологиями — это еще одна ключевая возможность будущей робототехники, оказывающая огромное влияние на ее развитие. Существующие системы связи и глобального позиционирования допускают разработку автономных устройств с недостижимыми ранее уровнями надежности, точности и стоимостью.

Интернет внес свой бесценный вклад в предоставление открытого доступа к исследованиям подобного рода, научным материалам, и упрощение обмена мнениями и ресурсами, что наилучшим способом сказалось на развитии технологий. Использование Всемирной паутины позволяет легко и уверенно управлять роботизированными системами из любой точки планеты. С помощью таких сложных устройств, как хирургический комплекс «да Винчи», лучшие хирурги могут оперировать пациентов, находящихся в другой стране.

Военные нужды, как правило, подталкивают развитие всех областей техники, и робототехника является самой привлекательной из них — беспилотные и автономные летательные аппараты, гусеничные и колесные транспортные средства, змееподобные роботы и микроботы разрабатываются в соответствии с современными условиями ведения боя.

Востребованы дорогие активные разработки, такие как ударный беспилотный летательный аппарат-невидимка «Таранис» компании BAE Systems, обещающие высокий потенциал и автономность. Но необходимо и развитие недорогих, гибких решений для сбора информации, разминирования и поддержки пехоты с помощью таких машин, как скрытые змееподобные роботы, а также систем «Пойнтер» и LS3 компаний BAE Systems и Boston Dynamics, соответственно, которые будут полезны для выполнения разнообразных повторяющихся, монотонных и рискованных операций.

Беспилотный летательный аппарат «Таранис» в конечном счете будет управляться командой операторов с земли, он будет обладать возможностью принять решение самостоятельно, если оно находится в рамках запрограммированной компетенции

Мы видим преимущества этих будущих роботов каждый день. Автономные спутники обеспечивают спутниковой навигацией наши автомобили, а устройства сотовых операторов — каналами передачи данных для наших смартфонов и компьютеров. Массовое производство товаров, от банок для газированных напитков до автомобилей, работает эффективнее и с меньшими затратами, и все это благодаря прогрессу промышленных робототехнических систем. Склады для беспилотной доставки и роботизированные производственные линии позволяют перемещать товары между заводами и фабриками, а системы автономного управления, внедряемые в современные автомобили, контролируют процесс торможения, расход энергии и стабилизацию транспортного средства на дороге для повышения уровня безопасности. Все это уже очень приближено к термину «робот».

Технологии беспилотного управления активно разрабатываются большинством крупных производителей, таких как Volvo и BMW. Но на массовый рынок беспилотные автомобили, вероятно, попадут только через несколько лет. Такая задержка связана с человеческим фактором — многие люди не чувствуют себя в безопасности, доверяя свою жизнь роботу-водителю.

«Эмили» — это буй с дистанционным управлением длиной 1,27 м, способный спасти утопающего. Спасательное устройство может плыть по воде со скоростью 35 км/ч, ускоряя спасение. Усовершенствованная версия оборудована системой гидролокации, позволяющей найти и спасти утопающего. После того как «Эмили» достиг человека, он может либо использоваться в виде буя и ожидать спасателей, либо самостоятельно транспортировать пострадавшего на берег

Исследования в области науки и космоса тоже не обойдутся без роботов будущих поколений. Такие устройства, как межпланетная станция NASA Dawn, превосходно справляются со своими задачами. Используя ионные двигатели для перемещения в космическом пространстве, этот небольшой малобюджетный корабль выполняет миссию, которая была бы невозможна для пилотируемых систем. Подобные роботы могут заменить людей в опасных арктических, глубоководных или вулканических исследованиях, как это сделал восьминогий Dante II в 1994 году.

Из-за походки «Аоимо», настолько похожей на человеческую, инженеры Honda обратились за благословением в Ватикан, чтобы получить добро на дальнейшие разработки

Мы стоим на пороге дальнейших технологических прорывов, которые кардинально изменят возможности роботов. Квантовый компьютер может появиться уже через несколько лет и в этом случае даст гигантский прирост вычислительной мощности, подобно тому, как развитие технологий производства энергии совершило огромный скачок с появлением литиевых источников питания. Двигатели для управления роботами могут быть заменены новыми технологиями, основанными на эффекте памяти формы металлов, электрореактивных материалах или других средствах, которые окажутся более эффективными или обеспечивающими большую точность. Сейчас наступило время нового поколения роботов; кто знает, что нас ждет за углом?

Каждая новая модель «Асимо» легче и более функциональна, чем предыдущая. Корпус новой модели стал еще меньше, поэтому его возможности кажутся еще более удивительными. Теперь «Асимо» умеет, к примеру, разговаривать во время доставки напитков. В нем используются передовые системы искусственного интеллекта, а также значительно улучшена функция передвижения. Новый «Асимо» обладает 57 степенями свободы, может бегать со скоростью 9 км/ч и общаться на языке жестов

Важные события из мира робототехники

• 1938 г. Программируемый покрасочный аппарат. Гарольд Розелунд и Уильям Поллард стали пионерами промышленной робототехники, разработав программируемый покрасочный аппарат.
• 1939 г. Elektro. Пока фантастические рассказы пестрели интеллектуальными, человекоподобными роботами, механический гуманоид «Электро» был представлен на Всемирной выставке в 1939 году.
• 1948 г. Кибернетическая черепашка. Благодаря самоходности, объезду препятствий и светочувствительности, этот робот намного опередил свое время.
• 1950 г. Айзек Азимов. В рассказе «Хоровод» впервые упоминаются «три закона робототехники» Азимова, которые определили наш подход к роботам.
• 1954 г. Программирование. Джордж Девол спроектировал первый программируемый робот и основал Unimation, первую робототехническую компанию.
• 1957 г. Спутник-1. Самый первый космический робот, хотя и примитивный по современным меркам, начал космическую гонку.
• 1970 г. Компьютерное управление. В Стэнфордском исследовательском институте разработаны первые роботы, управляемые с помощью компьютера. Их назвали Cart и Shakey.
• 1986 г. Honda EO. Компания Honda приступила к разработке шагающих роботов-гуманоидов, вложив в нее 25 лет и огромные ресурсы. Итогом стал робот «Асимо».
• 1997 г. RoboCup. Проводится первый турнир, целью которого становится проведение в будущем соревнования между футбольными командами людей и роботов.
• 2011 г. Robonaut 2. NASA запускает вторую версию космического робота, способного работать с инструментами и помогать астронавтам на МКС.
• 2025 г.? Роботы будущего. В ближайшие несколько лет станут реальностью роботы с квантовыми компьютерами и биомеханическими конечностями.

Зловещая долина

В процессе эволюции у людей выработалось отвращение к некоторым вещам. Отвращение к запахам, вкусам или внешнему виду каких-то объектов, — это способы защиты от опасностей. Например, при виде мертвого тела возникает сильное чувство дискомфорта, несмотря на то что тело практически такое же, как и живое.

Из гипотезы «зловещей долины» следует, что мы чувствуем симпатию к объектам, похожим на людей, но лишь до определенного момента. Когда они становятся слишком похожи по форме или внешнему виду на нас, возникает неприязнь и отвращение. Суть в том, что роботы должны быть милыми, но не излишне реалистичными.