Роботы будущего. Перспективы одноплатных компьютеров. Есть даже такие роботы, которых не разглядеть

Оставьте комментарий 6,950

Роботы – это механические помощники человека, способные выполнять операции по заложенной в них программе и реагировать на окружение. Трансгуманистическое значение робототехники состоит не только в том, что эта область связана с киборгизацией и искусственным интеллектом, но кроме того, – развитие роботов сможет значительно изменить образ жизни человека, хотя и не меняя при этом его самого.

С момента своего появления полвека назад роботы прошли путь от примитивных механизмов до сложных, эффективных устройств, во многом превзойдя по своим возможностям человека. В ближайшие десятилетия всё более совершенные роботы станут незаменимыми помощниками людей и смогут взять на себя обеспечение большей части потребностей цивилизации.

История роботов

Первым современным роботом стал Unimate, робот с механической рукой, разработанный для General Motors в 1961, выполнявший последовательность действий, записанную на магнитный барабан.

Unimate – первый промышленный робот на заводе General Motors

Активное производство роботов началось в 1970-е годы. Прежде всего, они стали использоваться в производстве, для выполнения однообразных (и часто опасных) операций. Больше всего промышленных роботов используется в автомобильной промышленности, где они работают на штамповочных и сварочных участках, в покрасочных камерах, на сборке. Разумеется, роботы не могли сразу заменить людей в промышленности, но доля человеческого труда в производстве с тех пор неуклонно сокращается. Полностью автоматизированные фабрики, такие как фабрика IBM для сборки клавиатур в Техасе, называются "фабрики без освещения". Люди там уже не нужны: абсолютно всё производство, от момента выгрузки материалов и до получения готовой продукции у погрузочных ворот, полностью роботизировано и может работать круглосуточно и без выходных.

Роботы давно стали важной частью научной фантастики. В 1921 году роботы стали героями пьесы Карела Чапека «Р.У.Р. » (Россумовские Универсальные Роботы). А через 20 лет Айзек Азимов сформулировал три закона робототехники, которые надолго определили наши представления о роботах:

Робот не может причинить вред человеку или своим бездействием допустить, чтобы человеку был причинен вред. Робот должен подчиняться командам человека, если эти команды не противоречат первому закону. Робот должен заботиться о своей безопасности, пока это не противоречит первому и второму закону.

Роботы сегодня

Сегодня в мире используются миллионы роботов. Применение им нашлось практически во всех сферах человеческой деятельности. Роботы управляют самолётами и поездами, спускаются в жерла вулканов и на дно океана, помогают в строительстве космической станции, в сборке автомобилей и производстве микрочипов, охраняют здания, используются военными для разведки и разминирования, помогают спасателям искать людей под завалами. Нет такой области, в которой человек не попытался создать себе автоматического помощника.

Украинский робот на ликвидации последствий чернобыльской аварии

На производстве работают сотни тысяч роботов, но гораздо больше их трудится за пределами фабричных цехов. Автономные роботы, обладающие свободой передвижения, включают в себя автономные летательные аппараты, существуют роботы-сапёры (Mini-Andros), роботы-газонокосилки (Robomower), роботы-курьеры (HelpMate), доставляющие лекарства и документы в некоторых больницах, и т. д.

Научить роботов играть в футбол – непростая задача

Особая категория – андроиды или человекообразные роботы. Создать андроидов оказалось более сложным делом, чем ожидалось. Потребовались значительные достижения в области эффективных моторов, технологий машинного зрения и увеличение вычислительной мощности компьютеров, чтобы появились первые андроиды, способные передвигаться, ориентироваться в пространстве и что-то делать, такие как ASIMO и Qrio. Технологии машинного зрения позволяют роботам (пока ещё не очень хорошо) ориентироваться в пространстве, находить дорогу, распознавать предметы. Роботы могут узнавать людей по лицам и голосам. Технологии искусственного интеллекта позволяют роботам самостоятельно принимать решения и действовать автономно.

Нет чёткой грани между роботами и просто машинами. К роботам можно отнести и автоматические поезда и беспилотные летательные аппараты. Существующие технологии (автопилоты) даже позволяют компьютерам осуществлять полёты пассажирских самолётов от взлёта и до посадки. Можно считать функционально близкими к роботам банкоматы и более совершенные киоски для выполнения различных финансовых операций – они эффективно заменяют работника-человека.

iRobot продала более 2 миллионов роботов-пылесосов Roomba

Развлекательные роботы появились с выходом на рынок Aibo, робособаки от Sony. Теперь многие игрушки наделяются зачатками интеллекта – процесс, который скоро приведёт к появлению действительно разумных игрушек вроде медвежонка из фильма AI. Роботы-тюлени и роботы-кошки повышают настроение пожилых людей в японских домах престарелых. Начинается использование роботов для обучения и развлечения детей в детских садах и школах США и Южной Кореи.

В начале 2000-х роботы проникли в сферу домашнего хозяйства (что было предсказано футуристами в 60-е годы): газонокосилки, роботы пылесосы и мойщики пола. iRobot продала уже несколько миллионов робопылесов Roomba. Поумнели и неподвижные машины: стиральные, посудомоечные и т. п. Домашние роботы быстро входят в нашу жизнь. Скоро (примерно к 2015-2020 году) в среднем "умном" доме будет несколько интеллектуальных предметов бытовой техники и несколько автономных роботов.

Роботы в ближайшем будущем

Всё больше производственных операций будет роботизироваться. Использование программируемого производства (custom manufacturing) потребует универсальных мобильных роботов, способных не только выполнять заранее заданный набор операций на рабочем месте, но и свободно передвигаться по производственным помещениям, переносить между рабочими местами компоненты и готовые изделия и гибко реагировать на изменения в производственном процессе. Скоро такие физически простые дела как работа аптекаря или библиотекаря в книгохранилище будут отданы роботам.

Робот-аптекарь Робби

Большое количество почти полностью роботизированных фабрик и заводов начнёт появляться к 2020. К 2010-2015 роботы начнут активно использовать в сельском хозяйстве. Специализированные роботы, помогающие человеку в тяжёлой физической работе (но не полностью автономные) появятся к 2015 году. Роботов на улицах наших городов мы увидим уже к 2010-2015 году. Это будут роботы-уборщики, роботы-погрузчики.

Большая часть транспорта будет автоматизированной к 2020-2030 году. Сегодняшние автомобили значительно поумнеют: сперва они будут лишь помогать водителям выполнять некоторые операции (сложная парковка, контроль за безопасностью, движение по шоссе), но потом они возьмут на себя весь процесс вождения. Чуть раньше мобильные роботы появятся в транспортной отрасли (например, погрузочные) и горнодобывающей. Мы увидим полностью автоматизированные логистические терминалы.

Хирургический робот Da Vinci

Роботы будут всё больше использоваться в медицине. В некоторых областях они уже могут работать более эффективно, с большей точностью и меньшей вероятностью ошибки, чем доктора люди. Скоро можно будет совместить робохирургов с технологиями диагностирования (экспертные системы уже давно используются для постановки диагнозов, анализа рентгеновских снимков и т. п.). В этой области робототехника соприкасается с телехирургией, удалёнными операциями, выполняемыми человеком по видеосвязи. К 2020 году значительная часть операций будет выполняться роботами, а первые микророботы начнут вести наблюдения над здоровьем людей внутри их тел.

Роботизация будет не совсем такой, какой её описывали фантасты. Она будет сочетаться с автоматизацией (без автономности), переносом множества видов деятельности в онлайн (как заказ билетов), поумнением нашего окружения (дома, дороги, и т. п.). Например, не будет андроида-лифтёра, нажимающего кнопки, будет умный лифт. Не будет роботов-переводчиков, как 3PO из "Звёздных войн", будут функции синхронного перевода в телефонах, карманных и носимых компьютерах.

Робот, играющий в карты с людьми (будущее)

Тем не менее, появится огромное количество автономных специализированных роботов, но выглядящих совершенно по разному и выполняющих очень разные функции. Роботы будут передвигаться на колёсах, на двух и более ногах, ползком, прыжками и другими способами, причём не только по земле, но и по поверхности других планет. Роботы будут плавать на поверхности рек и морей и в глубинах океана, летать в воздухе (некоторые без посадки), обеспечивая связь и наблюдение за окружающей средой. Многие роботы будут способны менять свою форму и структуру в зависимости от ситуации. Программы и форма роботов смогут создаваться с помощью эволюционных алгоритмов.

Будут и похожие на человека двуногие и двурукие андроиды, универсальные помощники, созданные для взаимодействия с человеком в обычной среде, помощи ему в повседневной деятельности и любви. Первые подобные андроиды – это японский Asimo и корейский Hubo. Распространение на работе и в быту первые такие роботы получат после 2010 года.

Воздействие на экономику и общество

Появление роботов окажет огромное влияние на экономику. Физический труд человека станет ненужным во многих областях. Отношение людей к распространению роботов будет зависеть от политико-экономической системы. Например, международное исследование "Автоматизация и промышленные рабочие", проведённое в 15 странах с 1971 по 1979 годы, показало, что в капиталистических странах лишь 37% рабочих готовы активно поддерживать автоматизацию, а в социалистических 69% рабочих. Без активных действий, направленных на перестройку экономики и общества возможны негативные последствия. Но когда этот непростой процесс перехода будет завершён, наше общество преобразится. Практически весь физический труд будет автоматизирован. Большая часть управленческих работ низшего уровня будет выполняться компьютерными системами. Сверхдешёвый труд роботов сделает возможным увеличение расходов на переработку отходов, защиту окружающей среды, безопасность.

Робот-андроид в городе будущего

В тех странах, где общество пойдёт по коммунистическому пути развития, человек больше не должен будет работать, базовый уровень жизни для всех (жильё, питание, медицина) будет обеспечиваться трудом роботов. Люди будут значительно больше заниматься творчеством, отдыхать, наслаждаться жизнью.

Самовоспроизводство и нанороботы

Автоматизированные фабрики сегодня развиваются в сторону увеличения универсальности. Развитие производственных технологий уже к 2020-2030 годам приведёт к появлению самовоспроизводящихся систем, то есть машин, способным производить собственные копии. Первоначально это будут небольшие настольные фабрики. Это окончательно сделает роботов доступными для всех, поскольку каждая такая фабрика сможет из простых и доступных материалов создать несколько своих копий, стремительно увеличив производственные возможности человечества.

Погрузка ящиков – недостойное человека занятие

К 2015-2020 активно будут использоваться микророботы, размером в сантиметры и миллиметры. Они будут использоваться в медицине, в сельском хозяйстве (как умные сенсоры) и во многих других областях. А лет через 10 получат распространение первые нанороботы (наноботы). Нанороботы смогут выполнять строительство нужных структур из молекул и атомов, что позволит обойтись без специальной подготовки исходных материалов. Это значит, что даже отдельные нанороботы будут достаточно независимыми.

Разведывательная робомуха (будущее)

Нанороботы произведут ещё большую революцию, чем роботы обычные, благодаря своей универсальности и размерам. Так, нанороботы не будут нуждаться в каких-то особых материалах – для производства практически чего угодно они смогут использовать даже воду (состоящую из водорода и кислорода) и воздух (содержащий азот, кислород и углерод в углекислом газе). Нанороботы смогут легко создавать любые, самые сложные и совершенные материалы и продукты с абсолютной точностью. Разумеется, они смогут создавать и свои собственные копии, так что их всегда будет достаточно, чтобы выполнить любые задачи, которые поставит перед ними человек.

Наноробот в кровеносном сосуде (будущее)

Наномашины смогут не только производить, но и чинить, в том числе и клетки человеческого организма. Именно медицинские нанороботы сделают человека не просто нестареющим и неболеющим, но и практически неуязвимым. Множество невидимых нанороботов в форме "конструктивного тумана" заполнят пространство у поверхности земли, готовые по первой мысленной команде человека мгновенно преобразоваться в любой предмет.

А через какое-то время человечество может принять решение о перестройке всей нашей планеты в гигантскую наносистему. Внешне планета изменится мало, но каждая песчинка, каждая капля, каждая крупица материи будет состоять из множества нанороботов и нанокомпьютеров.

Роботы давно стали частью нашего мира. Фантасты представляли, что машины заменят людей на вредных и поточных производствах, станут безропотными слугами и интеллектуальными помощниками. Но в реальности роботы не замещают человека, а создают для него принципиально новые виды деятельности. Чего нам ждать от дальнейшей автоматизации?

Любая технология появляется, когда на неё возникает социальный заказ. Идея искусственных слуг, помогающих человеку в быту, впервые появилась ещё в античности. Гораздо позднее возникла идея андроидов - механизмов, имитирующих облик и движения людей. Но даже паровые машины XIX столетия не могли заменить человека. Время настоящих роботов началось в эпоху электричества.

Эра дистанционного управления

В начале ХХ века футурологи верили, что в грядущей мировой войне сражаться будут дистанционно управляемые боевые машины, а их водители смогут находиться на безопасном расстоянии от поля боя. Поверить в это их заставили обещания инженеров: так, в 1898 году Никола Тесла продемонстрировал миниатюрную лодку, управляемую по радио.

Никола Тесла создал первую телеуправляемую лодку

Как часто бывает, футурологи ошиблись с масштабами. Но военные «роботы» действительно появились в Первую мировую. В 1915 году в состав немецкого флота приняли взрывающиеся катера Fernlenkboot, построенные по проекту фирмы Siemens & Halske. Некоторыми из них управляли по электропроводам длиной около 20 миль, другими - по радио. Наиболее успешным применением катеров стала атака на британское судно «Эребус» в 1917 году.

Кроме того, доктор Вильгельм фон Сименс разработал для немецкой авиации телеуправляемую планирующую торпеду, которая должна была сбрасываться с дирижабля, но дальше испытаний дело не пошло. Тогда же, весной 1917 года, совершил первый полёт и радиоуправляемый беспилотный аэроплан Aerial Target, построенный под руководством английского физика Арчибальда Лоу.

В 1920-е годы инициативу перехватили советские инженеры: появилось Особое техническое бюро, которое возглавил Владимир Бекаури. Оно создавало системы дистанционного управления для бомбардировщиков «ТБ-1» и «ТБ-3». Но задача оказалась слишком сложной: в первый и последний раз телеуправляемый бомбардировщик «Торпедо» взлетел только в 1942 году. Помимо самолётов, Бекаури разрабатывал телеуправляемый катер и телетанки «ТТ-26». Последние даже использовались в ходе Зимней войны с Финляндией и в начале Великой Отечественной. Впрочем, они показали низкую эффективность и были сняты с вооружения.

Немецким войскам тоже не помогли ни самоходная мина Goliath, ни крылатый самолёт-снаряд V-1, ни баллистическая ракета V-2. Все эти образцы «чудо-оружия» можно отнести к первым примерам серийной роботехники. Но они оказались несвоевременными и не столько наносили урон противнику, сколько пожирали ресурсы.

Британский тренировочный дрон-мишень Queen Bee, созданный в 1935 году

Впрочем телеуправляемые системы применялись не только в военном деле. Если полистать журналы 1930-х годов, можно увидеть, что телеуправлению собирались доверить все сферы жизни: энергетику, транспорт, промышленность, сельское хозяйство. И, конечно, научные исследования - ведь механизмы могли проникнуть туда, где человек не может находиться без риска для жизни.

Наибольшее распространение системы дистанционного управления получили в космонавтике. Все спутники, межпланетные аппараты, грузовые и пилотируемые корабли так или иначе управляются с Земли. Настоящим прорывом стали в 1970-х годах советские «Луноходы», успех которых в наше время развили американские марсоходы Spirit, Opportunity и Curiosity. А в 2013 году и китайцы успешно доставили на Луну свой аппарат «Юйту».

Телеуправляемые планетоходы продолжают изучать Луну и Марс

На основе планетоходов были разработаны самоходные роботы, способные выполнять задания в зонах радиационного заражения. В ликвидации последствий Чернобыльской аварии участвовали роботизированные комплексы. Сегодня аналогичные системы используются в хранилищах радиоактивных отходов.

Телеуправляемые механизмы распространены и в авиации. Беспилотные летательные аппараты вошли в серийное производство сначала в качестве мишеней, затем - разведчиков. Появление спутниковой навигации расширило возможности дронов: теперь их используют, чтобы искать цели и наносить по ним удары. Наибольших успехов тут добились американцы, на ворружении у которых свыше 11 тысяч дронов.

Самым передовым считается беспилотник Х-47B, способный взлетать с авианосца и дозаправляться в воздухе; причём эти сложные манипуляции он может совершать и без оператора. А простые дроны уже давно доступны обычным людям, которые приобретают их для развлечения, фотовидеосъёмки и доставки небольших грузов.

Современные боевые дроны могут не только заниматься разведкой, но и атаковать цель

В подводном деле роботы, управляемые по кабелю или акустическому каналу связи, используются с 1960-х. Первыми здесь стали английские инженеры, построившие подводного сапёра Cutlet. Особую известность приобрёл аппарат Argo, который в 1985 году отыскал обломки «Титаника». Для дальнейших исследований судна построили «блуждающий глаз» - миниатюрный аппарат Jason Junior. В 1995 году японский подводный робот Kaiko установил рекорд, погрузившись в Марианскую впадину на глубину 10 911 метров. В мае 2009 года американский аппарат Nereus, снабжённый оптоволоконным кабелем, попытался нырнуть ещё глубже, но остановился на отметке 10 902 метра.

Конечно, телеуправляемые системы нельзя назвать полноценными роботами: они зависят от человека-оператора. Но они помогают нам исследовать мир и меняют наше отношение к нему. Ведь благодаря этим системам любой, не выходя из дома, может стать исследователем планеты, океана и космоса.

Автопилоты и автоводители

Но бывают ситуации, когда робот должен сам принимать решения. Например, при дальних космических миссиях на управлении сказывается запаздывание сигнала, с чем учёные столкнулись при первых же попытках посадить аппараты на Марс.

Потребность в системах, способных самостоятельно реагировать на изменение обстановки, возникла на заре дальней авиации. Первый простейший автопилот, который мог удерживать курс и высоту полёта, не допуская крена, был построен Лоуренсом Сперри в 1914 году. Как водится, его разработкой заинтересовались военные, и через 15 лет компания Сперри выпустила серийный автопилот для американских ВВС. В то же время автопилоты начали использоваться в судоходстве.

В 1947 году трансатлантический рейс был впервые совершён под полным управлением автопилота

С тех пор автопилоты совершенствовались, забирая у людей всё больше функций. В 1947 году американский военный самолёт С-54 совершил трансатлантический рейс под полным управлением автопилота, включая взлёт и посадку. Понятно, что он не смог бы этого сделать без наземного оборудования, которое поставляло необходимую информацию. По сей день даже самые совершенные автопилоты нуждаются в поддержке наземных и спутниковых систем, помогающих ориентироваться в пространстве, учитывать перемены погоды и воздушную обстановку. Самым ярким примером работы автопилота до сих пор остаётся уникальная посадка космического корабля «Буран» в 1988 году, прошедшая полностью в автоматическом режиме.

Современный автопилот включает мощный компьютер, изготовленный с большим запасом надёжности: например, в составе AFDS-770, устанавливаемого на авиалайнеры «Боинг-777», используются радиационно-устойчивые микропроцессоры FCP-2002, которые подойдут и для космических аппаратов.

И всё же специалисты по безопасности полётов отмечают, что автопилоты привели к новой проблеме: лётчики теряются в случае технического отказа. Привычка полагаться на бортовой компьютер оборачивается катастрофами, которых можно было избежать, понимай пилоты логику работы автопилота в экстремальных режимах. Современный командир воздушного судна должен обладать более обширными знаниями об управлении самолётом, чем его предшественник, полагавшийся лишь на свой опыт.

Беспилотные автомобили готовятся завоевать рынок. Но будут ли они достаточно безопасны?

Похожие проблемы ожидают и беспилотные автомобили. Первые эксперименты в этой области начались ещё в 1980-е. Результаты в то время оказались скромными, ведь робот-водитель должен не только ориентироваться в пространстве и соблюдать правила, но и мгновенно реагировать на ситуации торможения, сближения, обгона и так далее. Всё это было трудно организовать, пока не появились компьютеры, встроенные радары и информационные сети.

Сегодня же к серийному выпуску беспилотных автомобилей готовятся как известные автопроизводители, так и новички вроде Google и Tesla. Власти Калифорнии даже выдают лицензию на испытание беспилотных автомобилей на своих дорогах. Но эксперты предостерегают, что при массовой эксплуатации возможны необычные аварийные ситуации, а потому пассажир в беспилотном автомобиле должен обладать навыками опытного шофёра, чтобы предотвратить аварию. И зачем тогда вообще роботы-водители?..

Автопилот куда ближе к образу интеллектуальной машины, известному нам по фантастическим книгам и фильмам, чем телеуправляемые аппараты Но он демонстрирует, почему мы ещё далеки от появления по-настоящему автономных роботов. Подчиняясь заложенным программам, автопилот способен работать эффективно в условиях, которые сумели предсказать программисты, но может «пойти вразнос», если условия изменятся. Поэтому ему нужен присмотр квалифицированного специалиста, разбирающегося в том, как работает автопилот.

Умные вещи века

Социальный заказ на роботизацию включает и мечту о доме, где всё, от уборки до выбора вечерней телепередачи, автоматизировано. Вспоминается прекрасный и печальный рассказ Рэя Брэдбери «Будет ласковый дождь», где описано такое «умное» жилище.

Но фактически большая часть работ по дому давно автоматизирована. Ещё в первой половине ХХ века появились пылесосы (1901), тостеры (1909), посудомоечные машины (1913), электроутюги (1927), стиральные машины (1935) и СВЧ-печи (1945). Все они позволяют тратить на быт намного меньше времени, чем приходилось нашим предкам. Современные бытовые приборы достигли такой степени автоматизации, что их можно назвать роботами. Даже дешёвая стиральная машина способна выполнять функции целой прачечной XIX века.

Роботизированный дом будущего в представлении художника 1960-х годов

Но под «умным» домом всё же понимают нечто иное. В 1950-е годы появились проекты систем, управляющих целым зданием или квартирой. Наибольшую известность в то время получили Push-Button Manor Эмиля Матиаса, где расположенные по всему дому кнопки автоматизировали выполнение основных бытовых задач, и компьютер Echo IV Джеймса Сазерленда, который регулировал температуру в доме, включал и выключал приборы и распечатывал списки необходимых покупок.

В 1975 году шотландская компания Pico Electronics разработала первый специализированный стандарт управления домашними устройствами - X10. С тех пор появилось несколько других стандартов: EIB, EHS BatiBus, KNX. Главным управляющим центром «умного» дома становится специальное устройство - контроллер. С помощью набора сенсоров он сканирует пространство, чтобы обеспечить безопасность и комфортный микроклимат. Контроллер управляет актуаторами - приборами, которые подключены к сети и работают согласно заданному распорядку. Команды контроллеру можно отдавать как через компьютер или смартфон, так и голосом.

Со временем мы увидим дома, которые, как у Брэдбери, смогут поддерживать быт даже в отсутствие человека. Но вряд ли они кардинально облегчат нашу жизнь. Ведь если ломается один прибор, мы утешаемся тем, что другие работают. А если сломается контроллер или система сенсоров? Налаженный быт мгновенно превратится в ад. Готовы ли мы к подобному «бунту машин»?

Киберкоммунизм

Историк Ричард Барбрук в своей нашумевшей книге «Воображаемое будущее» (2007) обратил внимание на такой парадокс. Несмотря на колоссальный прогресс, за последние полвека кардинально преобразивший мир, представления людей о будущем почти не изменились. Мы всё ещё верим, что картинки из журналов 1960-х станут реальностью.

Один из образов, на который указывает Барбрук и который до сих пор владеет нашим воображением, связан с идеей киберкоммунизма. Её сформулировал в середине 1950-х советский учёный и замминистра обороны Аксель Берг. Он полагал, что электронная сеть может эффективнее управлять экономикой страны, чем свободный рынок или Госплан. А большую часть работ по обеспечению нужд населения собирались передать механическим киберам, находящимся в подчинении этой сети. За счёт высвобождения творческой энергии масс ожидался не только бурный рост экономики, но и практически безграничное расширение человеческих возможностей.

Концепцию киберкоммунизма популяризировал братья Стругацкие в утопической повести «Возвращение (Полдень, XXII век)» (1962). Вот что они писали в отрывке, который не вошёл в итоговый текст:

Многочисленные кибердворники, киберсадовники, киберперевозчики и другие киберы работали на гемомеханическом приводе - у них была мускульная и какое-то подобие кровеносной системы, они питались мусором, который они убирали, ветками, которые они стригли, пылью, через которую они двигались. Органы управления почти всех этих машин не конструировались, не собирались, даже не печатались, а выращивались в готовом виде…

Рутинный умственный труд, управление однообразными процессами, всё, что поддаётся алгоритмированию, изгнано из труда людей. Человек больше не управляет процессами, не делает статистических подсчётов, не рассчитывает новые машины и процессы. Он иногда снисходит до надзирания за управлением, всю статистику и даже выводы из статистики (стандартные, конечно) ведут машины, расчётом новых процессов и механизмов тоже занимаются инженерные машины, человек даёт только идеи.

Как мы видим, пока что из всех планов реализована только электронная сеть. Да и концепция киберкоммунизма выглядит сомнительной с учётом того, как на самом деле роботы интегрируются в общество. Они дают нам новые способы познания и преобразования мира, но остаются лишь высокотехнологичными «костылями», не способными решить ни одной по-настоящему серьёзной проблемы человечества.

Роботы компании Boston Dynamics стали невероятно популярны в интернете после серии видео с их испытаний

Настоящие андроиды

В современном обществе нет потребности в человекоподобных роботах. Даже для стресс-тестов хватает манекенов. Тем не менее, выполняя социальный заказ, сформулированный ещё в античности, инженеры стремятся создать андроида, который был бы неотличим от человека - не только внешне, но и по движениям, мимике, умению говорить и общаться.

Джордж простоял в гараже Сейла 45 лет, но после замены аккумуляторов снова оказался вполне работоспособным

Первого мобильного человекоподобного робота в духе фантастических фильмов построил из металлолома английский инженер Тони Сейл в 1949 году. Робот, прозванный Джорджем, мог ходить, садиться, поворачивать голову, поднимать руки, шевелить челюстью и произносить простейшие фразы. При этом он, конечно, не был автономным, а управлялся по радио. Сейчас он выставлен в Национальном музее компьютеров в Блетчли-Парк (Великобритания).

Главной проблемой человекоподобных роботов долгое время оставалась ходьба. С этой трудностью справился в начале 1970-х сербский специалист по биомеханике Миомир Вукобратович: он разработал теоретическую модель движения на двух ногах, а затем построил первый антропоморфный экзоскелет. В те же годы прорыв совершили японские специалисты университета Васэда, представившие робота Wabot-1. Он умел ходить, разговаривать с людьми, а главное - ориентироваться в пространстве с помощью рецепторов, имитирующих глаза и уши. Через десять лет появился Wabot-2 - он, помимо прочего, умел играть на электрооргане.

Успех вдохновил других разработчиков, и японцы вырвались вперёд в андроидостроении. В 2003 году в университета Осаки продемонстрировали робота Actroid с силиконовой кожей, напоминающей человеческую. С тех пор было выпущено несколько моделей серии Repliee, которые выглядели как японки средних лет. Движение нижней части тела у всех моделей ограничено, зато у них развитая мимика, они могут имитировать моргание, дыхание, умеют понимать человеческую речь и адекватно отвечать на вопросы.

Японских андроидов линейки Repliee издалека можно принять за людей

А вот американские инженеры создают роботов в основном для военных целей. Первая модель Greenman, сконструированная Центром SPAWAR (Space and Naval Warfare Systems), появилась в 1983 году и представляла собой торс с головой и манипуляторами. Её основной «изюминкой» была система наблюдения, смонтированная на шлеме. Следующим военным роботом стал Manny - он не умел ходить, зато ловко ползал. Наиболее перспективной разработкой SPAWAR считается ROBART III - мобильный боевой робот с пулемётом и сворой миниатюрных разведчиков, которые помогают ему выслеживать цели.

Недавно человекоподобные роботы появились и в космосе. В 2011 году шаттл «Дискавери» доставил на орбиту робонавта R2. Его тело состоит из двух частей: верхняя сделана по образцу человеческого торса, нижнюю же можно менять для решения специальных задач. Сейчас R2 под присмотром космонавтов занимается техобслуживанием внутри МКС; в будущем планируется научить его работать снаружи.

Робонавт R2 пока ещё немного умеет, но быстро учится

А российские разработчики создали робота по имени Фёдор (от Final Experimental Demonstration Object Research). Он довольно подвижен, автономен, подчиняется голосовым командам и даже умеет водить автомобиль! Вице-премьер Рогозин обещал, что Фёдор отправится в одну из космических миссий на МКС не позднее 2021 года.

Конечно, все эти проекты впечатляют. Но, скорее всего, андроиды так и останутся уникальными дорогостоящими игрушками. Даже робота-сиделку или робота-портье куда выгоднее делать не антропоморфными, а функциональными: две руки и две ноги усложняют конструкцию, не давая никаких преимуществ, кроме эстетических.

Робот Фёдор готовится к полёту на орбиту как настоящий кандидат в космонавты

Попытки создать полноценного андроида, которого не сможет отличить от человека даже эксперт, связаны не с логикой развития роботехники, а с образами из фантастики, на которой воспитывались современные инженеры. Но всё меняется, в том числе и фантастика. Возможно, в будущем проекты андроидов, которые сегодня радуют нас на выставках, будут восприниматься как технический курьёз, вроде аэропланов на паровой тяге или подземных лодок.

Ученые со всего мира работают над созданием различных роботизированных устройств и искусственного интеллекта . Поэтому не удивительно, что другая группа ученых решила проанализировать и поговорить о том, какими будут эти устройства в будущем. Понятно, что они будут высокоинтеллектуальными и технологичными, хотя многие считают, что механизмы будущего будут предельно компактными и универсальными.

Интересно, но некоторые специалисты работают над созданием роботизированных бабочек или мягких роботов. Конечно, в этом направлении специалистам предстоит работать еще довольно долго, но при этом очень быстрыми темпами развиваются технологии, ориентированные на медицинскую сферу. Роботы-медики - это технология, которая не только вполне возможна, но уже находится в стадии активного развития.

Искусственный интеллект подобных аппаратов будет строиться по весьма логичной схеме. Они будут не только способны к самообучению, но также смогут использовать единую базу данных для сохранения полученной информации.

Ученые отмечают, что уже в реалиях нашей страны используется более 500 роботизированных хирургов, благодаря которым значительным образом сокращается реабилитационный период, уменьшается размер швов, а также достигается оптимальный эффект. Так, например, некоторые операции без использования роботов были опасны или даже невозможны. Сегодня же в крупных медицинских центрах страны специалисты практикуют их проведения без риска для жизни пациента.

Искусственный интеллект будущего - это высокоинтеллектуальная система, которая сможет развиваться, основываясь на разных составляющих. Ее отличительной чертой станет схожесть с нейронной сетью, которая характерна для мозговой деятельности человека. Преимуществом ИИ станет оперативность анализа, возможность работы в различных условиях, а также достаточная эффективность его работы.

Ученые полагают, что роботы будущего будут полностью автономны, что позволит их эффективно использовать в зоне бедствий, в ограниченных условиях и в прочих сложных ситуациях. В этом случае прочные или супергибкие аппараты придутся как нельзя кстати.

Происходящее сейчас в индустрии робототехники очень напоминает автомобильную индустрию 1970-х гг. Тогда производителям машин казалось, что лучший способ обезопасить водителя в случае трагедии – посадить его в огромный джип весом в несколько тонн. Но впоследствии ученые разработали подушку безопасности – куда более технологичное и изящное решение. Теперь ровно такая же по масштабу революция происходит в области робототехники.

Для нас, простых наблюдателей, это значит, что вскоре роботов начнут активнее допускать к взаимодействию с человеком. Ведь не секрет, что функционал «умных» гуманоидов всегда искусственно ограничивался возможностями существующих алгоритмов: если какое-то действие робота нельзя было назвать стопроцентно безопасным, в коммерческий вариант робота эту возможность не включали. Теперь все проще: в случае с мягкими роботами нужды в безупречной работе алгоритмов во имя безопасности больше нет.

Доктор наук из Университета Тафтса Барри Триммер объясняет это на примере 136-килограммового робота Atlas от компании Boston Dynamics. Если дать этой машине команду отбить футбольный мяч, то она будет очень долго «прицеливаться»: то есть рассчитывать все возможные результаты своего действия и бить по мячу только в том случае, если это действие покажется ей абсолютно безопасным и единственно верным. Такие расчеты производятся несколько секунд. И эти секунды определяют разницу между роботами и животными. Триммер уверен, что так быть не должно: «Роботы долго думают, куда поставить ногу, например. Животные поступают иначе. Нам надо отказаться от идеи о том, что необходимо контролировать все переменные величины в случае с "умными" машинами», – говорит он.

«Мягкие роботы – это не просто составная часть индустрии роботостроения. Это то направление, в котором всем производителям умных машин нужно работать», – говорит преподаватель биоробототехники Швейцарского федерального института технологий в Цюрихе Фумия Иида.

Триммер резюмирует: если все пойдет по плану, то вся индустрия по созданию робототехники, за исключением небольшой ее части, займется проектированием и строительством мягких роботов. Время «терминаторов» и тяжелых железных конечностей уйдет в прошлое навсегда.

Когда роботы станут полностью неотличимы от людей, жестокое обращение с ними будет считаться безнравственным и людям придется общаться с ними как с равными.

Практически не один фантаст и даже самый приземленный реалист не рискнули бы описать общество будущего без роботов, и в частности – андроидов. И это понятно, ведь уже сейчас мы видим опытные образцы, которые демонстрируют достижения ученых и инженеров в этом направлении.

И, хотя в настоящее время еще остается нерешенным целый ряд технических задач, думаю, уже сейчас можно уверенно говорить, что в ближайшие 20 лет появятся более совершенные и дешевые технологии в этой области, которые приведут к формированию рынка роботов (андроидов) самого разного функционального назначения и уровня сложности. А это означает, что андроиды (и другие роботы) будут жить и работать среди нас, развлекая нас и помогая нам в нашем повседневном физическом и интеллектуальном труде.

Роботы в ближайшем будущем

Большое количество почти полностью роботизированных фабрик и заводов начнёт появляться к 2020. К 2010-2015 роботы начнут активно использовать в сельском хозяйстве. Специализированные роботы, помогающие человеку в тяжёлой физической работе (но не полностью автономные) появятся к 2015 году. Роботов на улицах наших городов мы увидим уже к 2020-2025 году. Это будут роботы-уборщики, роботы-погрузчики.

Большая часть транспорта будет автоматизированной к 2025-2030 году. Сегодняшние автомобили значительно поумнеют: сперва они будут лишь помогать водителям выполнять некоторые операции (сложная парковка, контроль за безопасностью, движение по шоссе), но потом они возьмут на себя весь процесс вождения. Чуть раньше мобильные роботы появятся в транспортной отрасли (например, погрузочные) и горнодобывающей. Мы увидим полностью автоматизированные логистические терминалы.

Хирургический робот

Роботы будут всё больше использоваться в медицине. В некоторых областях они уже могут работать более эффективно, с большей точностью и меньшей вероятностью ошибки, чем доктора люди. Скоро можно будет совместить робохирургов с технологиями диагностирования (экспертные системы уже давно используются для постановки диагнозов, анализа рентгеновских снимков и т. п.). В этой области робототехника соприкасается с телехирургией, удалёнными операциями, выполняемыми человеком по видеосвязи. К 2030 году значительная часть операций будет выполняться роботами, а первые микророботы начнут вести наблюдения над здоровьем людей внутри их тел.

Робот, играющий в карты с людьми (будущее)

Тем не менее, появится огромное количество автономных специализированных роботов, но выглядящих совершенно по-разному и выполняющих очень разные функции. Роботы будут передвигаться на колёсах, на двух и более ногах, ползком, прыжками и другими способами, причём не только по земле, но и по поверхности других планет. Роботы будут плавать на поверхности рек и морей и в глубинах океана, летать в воздухе (некоторые без посадки), обеспечивая связь и наблюдение за окружающей средой. Многие роботы будут способны менять свою форму и структуру в зависимости от ситуации. Программы и форма роботов смогут создаваться с помощью эволюционных алгоритмов.

Воздействие на экономику и общество. Робот-андроид в городе будущего

Самовоспроизводство и нанороботы. Погрузка ящиков – недостойное человека занятие:

Разведывательная робомуха (будущее):

Наноробот в кровеносном сосуде (будущее)

Требования к будущей робототехнике

Какие же требования современная робототехника предъявляет к человекоподобным роботам (андроидам) и какие технические задачи уже удалось решить на этом пути?

Роботы,копирующие людей (андроиды), должны уметь:-Перемещаться как люди, т.е. ходить.- Распознавать предметы и явления внешнего мира, ориентироваться во внешней среде.- Поддерживать режим естественного общения с человеком, вербального и невербального.- Самостоятельно оценивать ситуацию и принимать решения (интеллект).- Обладать физическими (манипулятивными) возможностями человека и даже превосходить их.- Конструировать себе подобных.

Роботы уже ходят

Такой естественный для человека способ перемещения в пространстве как прямохождение, является с технической точки зрения не таким уж и простым действием. Искусственное воспроизводство этого процесса является настоящим скачком в робототехнике. И хотя уже сейчас есть достаточно уверенно ходящие роботы, задача создания робота, который бы ходил абсолютно аналогично человеку, пока еще остается нерешенной.

В идеальном варианте, робот должен уметь сканировать пространство вокруг себя для построения объемной модели реальности, в которой он находится, а также распознавать отдельные объекты этой реальности. Именно такие алгоритмы (программы) отвечают за адекватное “понимание” роботом картины внешнего мира, а значит, и лежат в основе его разумного поведения. В настоящее время, принципы распознавания объектов пространства и ориентировки в нем недостаточно разработаны и представляют собой одну из актуальнейших задач в области ИИ (Искусственного Интеллекта).

Общение роботов с человеком

Андроид - это не просто робот похожий на человека, это результат достижений целого направления в робототехнике, которое стремится создавать роботов абсолютно аналогичных человеку. Высшим достижением робототехники станет андроид, который будет практически не отличим от обычного человека.

Одним из самых принципиальных трудностей на пути к достижению этой цели является имитация естественного коммуникативного поведения человека. Ведь человек не просто разговаривает, он выражает самые разные эмоции и мысли. Научить робота понимать обращенную к нему речь и выражать определенные чувства – это пока то, что более или менее удается сделать на данном этапе. В будущем, роботы научатся понимать не только обычную речь, но и невербальные сигналы (например, жесты и мимику), смогут общаться с людьми на разные темы

Интеллект роботов

Интуитивно понимая термин “Интеллект” мы в то же время затруднимся ответить на вопрос что же это такое. Строго определения этого понятия нет до сих пор, видимо потому, что природа данного феномена все еще остается не раскрытой. В нашем случае, под понятием “Интеллект робота” мы будем иметь в виду его способность принимать решения в нестандартных ситуациях на основе эвристических алгоритмов анализа (оценки) этой ситуации.

Т.е., это умение робота на основе прошлого опыта (базы данных) и арсенала аналитических возможностей (алгоритмов), находить решение задач, с которыми ему не приходилось сталкиваться ранее. Такое интеллектуальное поведение роботов возможно только на основе сложных алгоритмов самообучения и творческого подхода (эвристические алгоритмы). Эти алгоритмы и являются, по сути, предметом целого направления в технике - системы искусственного интеллекта. В настоящий момент такого рода алгоритмы разрабатываются и тестируются в рамках создания экспертных систем и самообучающихся автоматов.

Физические возможности андроида

Требование внешнего сходства андроида с человеком приводит к необходимости решения целого ряда технических задач, например, прямохождение андроида должно быть устойчивым, а его “руки” должны позволять ему перемещать грузы и манипулировать предмерами.

При этом движения андроида, скорее всего, будут оставаться не “естественными”, пока его руки и ноги будут работать на основе механических приводов и систем, которые имеют целый ряд недостатков. Принципиальным были бы решения на основе специальных синтетических материалов, которые могли бы взять на себя функцию мышц и заменить собой электрические и пневматические приводы. В настоящее время синтетические мышцы находятся на стадии разработок.

Способность к самовоспроизводству является фундаментальным свойством живой материи. Все живое самовоспроизводится. Человек, как живое существо, вполне может настолько уподобить себе роботов, что сделает их самовоспроизводящимися.

Если человек сможет это сделать чисто технически, то он интегрирует эту функцию в андроидов, как только в этом появится прагматическая необходимость. Например, самовоспроизводство андроидов может быть реализовано в виде их способности произвести (или добывать) исходный материал и организовать производственный цикл по созданию блоков для построения себе подобных роботов. Для решения этой задачи они могут кооперироваться и возможно даже жертвовать собой. Исследования в области самовоспроизводства технических устройств уже стали обычным делом.

Каждый шаг на пути решения обозначенных выше задач будет все больше сближать андроида с человеком, а удешевление технологий лежащих в основе производства их компонентов сделает их самыми распространенными техническими средствами призванными улучить нашу жизнь в будущем. Думаю, что облик будущего, обрисованного фантастическими рассказами и фильмами станет нашей реальностью уже в ближайшие 20-30 лет.

Рано или поздно роботы станут неотъемлемой частью нашего быта, какой стали компьютеры и мобильные телефоны.

С одной стороны, прогресс в целом постоянно ускоряется, но при этом темпы развития потребительской и коммерческой робототехники, пожалуй, несколько снизились. Даже ведущие мировые компании, производящие роботов на коммерческой основе, замораживают часть своих проектов. Уровень развития роботов напрямую зависит от совершенства таких областей, как, например, распознавание человеческой речи или искусственный интеллект, а в них никаких значительных подвижек не было уже несколько лет. Пока специалисты, занимающиеся исследованиями в этой сфере, не найдут новую парадигму, роботы так и не научатся совершать сложные комплексные действия. А вот принести тапочки или пропылесосить комнату - вполне в их силах. Собственно роботы-пылесосы уже сейчас очень популярны. Так, что за робототехникой будущее, но до него еще несколько десятилетий.

Представьте такую картину: в больнице к кровати больного подходит седелка и помогает ему перебраться в инвалидное кресло, стоящее рядом с кроватью. Вы подумаете, что это человек, но нет – это человекоподобный робот , который проявляет невиданную заботу о своем подопечном. Седелка-робот внешне похожа на человека. Такие роботы уже не фантастика, а реальность и с каждым годом они все больше и реалистичней становятся похожими на нас.

Роботы давно используются человеком в промышлености, медицине и армии. Они постоянно усовершенствуются и иногда превосходят своих создателей. Они обладают высокой точностью, быстротой и сноровкой. Но почему человеку этого не достаточно? Мы хотим видеть рядом с собой не безликую машину, а существо, визуально напоминающее человека.

Робот Жюль умеет повторять гримасы человека.

Сначала люди создали для роботов человеческую фигуру, а потом принялись за лицо. После создания лица, ученые начали работать над гримасами лица. Люди, которые побывали на выставках робототехники, были поражены небывалым сходством роботов с человеком. Робототехники с Южной Кореи создали робота Mahru, который предназначен для работы по дому. Этот робот может поднимать настроение своих хозяев танцами. Японский робот KOBIAN способен проявлять радость, гнев, удивление, отвращение или страх. Это проявляется не только по на лице, но и в теле. Он может широко открыть глаза и развести руки, что очень схоже с человеческим удивлением. При страхе он щурится и сжимается всем телом, а при гневе сводит грозно брови и расправляет широко плечи.

Японский робот KOBIAN

Вы спросите, а зачем в доме нужен робот, который хмурится? Да потому, что это может пригодиться для отпугивания непрошеных гостей или защиты хозяина. Сопереживающий робот поможет вам пережить трудные минуты и не думать об одиночестве.

Недавно стало известно, что для роботов, которая по всем показателям имеет сходство с человеческой кожей. В 2006 году в Токио был продемонстрирован робот, который имели внешний вид прекрасной и красивой восточной девушки. Распущенные волосы, высокая женская грудь, идеальное сходство с человеком. Девушка оживлено разговаривала по-японски и поворачивала голову в разные стороны. Идеально подобранная одежда хорошо седела на «человеческом» теле. На расстоянии можно было спутать робот с живым человеком. С ближней дистанции робот выдал себя кистями рук и пальцами, которые не двигались. Если приглядеться, то видны искусственные глаза, но если их слегка прикрыть челкой, то робот приобретает человеческое обличие.

Также известна работа ученых из Бристольской лаборатории робототехники, которые создали робота Жюля. Данная модель может имитировать любую человеческую гримасу. Вы просто садитесь за стол перед роботом и начинаете гримасничать. Он же в свою очередь следит за вами своими глазами-сенсорами и повторяет за вами. Для работы лицевых мышц задействовано 34 мотора, которые позволяют роботу производить 10 основных человеческих эмоций.

На сегодняшний день наступила пора технической революции в жизни человека. Если раньше в быту можно было встретить машины, подключенные к электрической сети, то сегодня робота стали более олицетворенные и наделенные эмоциями. И эти роботы уже входят в нашу жизнь. В 2007 году компания Toyota Motor заявила, что через пару лет запускает в серийное производство своих роботов-гуманоидов. В нашу жизнь придут бытовые роботы, которые будут ходить, ездить, разговаривать с нами и вести домашнее хозяйство. Также в скором будущем создадут такие роботы , которые будет тяжело визуально отличить от обычного человека.

Многие из нас скажут, что это не возможно! Но раньше многие утверждали, что невозможно создать телевизор, мобильный телефон и т.д. Ведь современные учены, стараются не только добиться внешнего сходства роботов с людьми, но и создать эмоциональную машину, которая умеет чувствовать, самостоятельно думать и принимать решения. То есть полностью схожую с человеком машину. К примеру, недавно появились новости, что ученым удалось создать усовершенствованную кожу для роботов. Это синтетический материал, который позволит роботу ощутить давление, тепло и холод. Прежние материалы не могли дать такого эффекта. Ранее использовался эластичный каучук, который был изолятором, а металл не был пластичным, но имел хорошую проводимость. Теперь робот с новой кожей сможет определить есть ли у заболевшего человека температура или нет. И возможно самостоятельно примет решение дать больному жаропонижающее лекарственное средство.

Робот с сердцем.

Также не исключено, что будет создан робот с «настоящим» сердцем, которое будет переживать те же чувства, что и человеческое сердце. Британские ученые так и назвали свою модель – «робот с сердцем». Робот имеет светодиод вместо сердца, который способен имитировать работу данного человеческого органа. Во время стрессовой ситуации этот орган начинает учащенно биться и ускоряется дыхание у робота. Глаза робота широко открываются, а руки сжимаются в кулаки. Грудная клетка имитирует учащенное дыхание. Но если робота погладить по голове или обнять, то все процессы нормализуются, и на его лице появляется улыбка. Но как такого симпатичного робота не полюбить!

Робот Repliee R-1

Наверное, это и дает ответ на вопрос, почему люди хотят создать роботов себе подобных? Скорее всего им не хочется видеть рядом бездушный кусок метала. Вспоминаются старые народные сказки, где персонажами становились ожившие предметы быта, которые превращались в одушевлённых друзей человека. А почему бы роботу не стать подобным? Ведь в нашем мире не редки случаи одиночества даже в кругу семьи. Этим людям не хватает общения, жалости и любви. А почему не завести в семье робота? Представьте, как заботливая машина будет помогать вам в хлопотах по хозяйству, а когда все будет сделано, сыграет с вами в шахматы или мило побеседует. Также не исключены варианты приобретения робота-ребенка. К примеру, японцы создали в 2008 году пятилетнюю девочку-робота. Робот Repliee R-1 имеет визуальное сходство с маленькой девочкой, а также имеет зрачки, которые реагируют на свет. Тело робота имеет более 200 встроенных сенсоров, а наличие газогенераторов, позволяет роботу плавно передвигаться. «Девочка» может смеяться и даже плакать. Но самое главное – у нее развита память на лица, так что она вас запомнит, если вы будете с ней общаться. При виде хозяина робот Repliee R-1 бросается в объятия…

Многие скептики считают, что машина не сможет быть похожа на человека и эмоциональные чувства ей чужды. Но ученые доказывают обратное – они создают роботов, которые способны обучаться у человека. В 2007 году был запущен проект, где были поставлены задачи по созданию роботов, которые могли бы обучаться у человека действиям в той или иной ситуации. Также ученые пытаются создать робота, который будет способен улавливать настроение человека. Многие из вас скажут, что такое не возможно. К разочарованию непреклонных скептиков, это стало уже реальностью. Ученые уже внедряют в тела роботов искусственные нейронные сети, при помощи которых робот сможет определить эмоциональный настрой хозяина. Также он заметит его боль и переживания. Хочется сказать, что даже многие люди не способны на такое. Не редко в наше время увидишь человеческую черствость и безразличие к страданиям, одиночеству или боли.

И все-таки робот не живой, скажите вы! Закончилась энергия и он остановился. Совершено, верно. Но вот только ученые предусмотрели и эту проблему – они научили робота самостоятельно подзаряжаться. Этому пример, робот ASIMO , который визуально напоминает космонавта. Такой робот сам подходит к зарядному устройству и становится в положение для подзарядки.