31 октября 2016 в 10:43

Роботы будущего будут обучаться благодаря любопытству и самостоятельному определению целей

• Робототехника ,
• Искусственный интеллект ,

• Перевод

Представьте себе, что друг просит вас помочь прибраться в его комнате, полной разных вещей и мебели. Но представьте также, что помогать вам в этом он не будет, а просто опишет вам, показав фотографии, то, как ему хотелось бы, чтобы его комната выглядела в итоге. Задача может показаться скучной, но любой из нас справится с ней. Будучи детьми, мы открывали новые объекты, научились распознавать их и выработали навыки обращения с ними. Подталкиваемые любопытством, мы постепенно нарабатывали визуальное, внимательное и сенсорно-моторное знание, позволяющее нам, взрослым, обращаться с нашим физическим окружением по нашему выбору.

Сегодняшние роботы не приспособлены для таких задач. Представьте гуманоидного робота, помогающего прибираться в комнате. Допустим, вы показали роботу комнату в нормальном, убранном состоянии, и когда в ней наступил беспорядок, вы приказываете роботу убрать её до первоначального состояния. В таких условиях было бы очень утомительно учить робота тому, куда направлять внимание, и как управляться с каждым из объектов, чтобы положить его в правильной позиции на нужное место, или как выстроить последовательность действий.

И хотя ежегодно появляются новые, сложные роботы и продвинутые алгоритмы, выполнение сложных обязанностей и поиск неизвестных решений для разных задач требует утомительного программирования деталей, связанных с моторикой нижнего уровня. В лучшем случае роботы способны обучиться небольшому набору негибких действий. Сравнивая сегодняшние достижения ИИ с биологическим интеллектом, мы увидим, что у ИИ всё ещё есть ограничения в автономности и гибкости.

Роботы будущего должны будут уметь учиться автономно постигать своё окружение, то есть, самостоятельно определять цели и эффективно получать навыки для их достижения, на основании приобретения, изменения, обобщения и рекомбинации полученных ранее знаний и навыков. Это позволит им, с небольшим дополнительным обучением, менять окружение с текущего состояния до широкого спектра конечных состояний, заданных в качестве цели пользователем. Вопрос в том, как мы можем создать роботов будущего, способных справиться с такой задачей?

Проект GOAL-Robots

В поисках ответа на этот вопрос и был начат проект, важный для применения ИИ – европейский проект, курируемый лабораторией материализованной вычислительной нейрологии (Laboratory of Computational Embodied Neuroscience , LOCEN), итальянской исследовательской группой, базирующейся в Институте когнитивных наук и технологий, принадлежащем итальянскому государственному исследовательскому комитету (ISTC-CNR).

Проект "GOAL-Robots – целевые автономные обучающиеся роботы открытой системы" попал на первое место в списке 11 проектов, получивших финансирование среди 800 участников конференции EU FET-OPEN call (Future Emergent Technologies), и является частью исследовательской программы Horizon 2020 EU. LOCEN и её научный руководитель Жанлука Бальдассар будут координировать консорциум, включающий ещё три важных европейских исследовательских группы:

1. Лаборатория психологии и восприятия (LPP) из Франции, под руководством Кевина О"Регана, работающая в Парижском институте неврологии и когнитивных наук имени Декарта, будет проводить эксперименты, связанные с приобретением навыков и целей у детей.

2. (FIAS) в Германии, под руководством Йохена Триша , сконцентрируется на разработке визуальных систем и моторики по подобию биологических.

3. Группа специалистов по робототехнике под руководством Яна Питерса , Дармштадтский технический университет (TUDa) в Германии будет заниматься демонстрацией роботов для проекта.

GOAL-Robots следует за предыдущим европейским проектом IM-CLeVeR («внутренне мотивированные кумулятивно обучающиеся универсальные роботы»), в котором LOCEN с предыдущими партнёрами изучали роль внутренней мотивации (ВМ) в побуждении самостоятельного обучения как в живых организмах, так и в роботах. Научное исследование ВМ началось с наблюдения за тем, как дети из любопытства исследуют и взаимодействуют с окружающим миром, получая знания о том, как работают вещи, и приобретая большой репертуар сенсорно-моторных навыков для взаимодействия с ними.

Если любопытство и ВМ являются основой универсальности и адаптивности человека, то ИИ с архитектурой и алгоритмом, эмулирующими ВМ, могут помочь в создании «мотивационного двигателя», который будет вести роботов через автономный открытый процесс обучения, не требующий постоянного программирования и тренировки людьми.

GOAL-Robots также добавляет важный компонент для разработки открытого обучения роботов: цели. Цель – это внутреннее представление личности о мире, состоянии тела или событии, или наборе событий, имеющее два важных свойства. Первое, личность может вызвать это представление даже при отсутствии восприятия соответствующего состояния мира или события. Второе, этот вызов обладает мотивационным эффектом, то есть он может повлиять на выбор, фокусировку внимания личности и поведение, и вести его процесс обучения к достижению цели. Возможность создания мотивационных целей по желанию, пусть и абстрактных, и их использование для выбора действий и обучения, это ключевой элемент поведенческой гибкости и возможности обучения биологических личностей. Участники проекта верят, что обеспечение роботов подходящими для формирования и преследования обучающих целей механизмами радикально увеличит их потенциал самостоятельного обучения.

Задачи и идеи

Идея проекта в комбинации механизмов, связанных с ВМ и мотивирующей силы целей. В частности, ВМ будет стимулировать роботов на самостоятельные открытия новых интересных событий, произошедших благодаря действиям их самих. Роботы будут исследовать своё окружение под влиянием любопытства и для самостоятельной постановки всё более сложных целей, и использовать их для получения различных навыков в открытом стиле.

Открытый процесс получения способностей требует сложных механизмов и интеграции различных компонентов архитектуры. В частности, роботам нужно будет получать новые навыки без нарушения предварительно полученных, и в то же время, повторно использовать предварительно полученные навыки для ускорения получения новых (передача знаний). Кроме того, им нужно будет научиться комбинировать предварительно полученные навыки для создания более сложных. Это самые важные задачи ИИ на сегодня. Для их решения проект будет использовать передовые алгоритмы, как для обработки сенсорной информации (например, при помощи сетей глубокого обучения), так и для организации и использования знаний, относящихся к моторике (например, с использованием динамических примитивов движений и нейросетей с эффектом эхо ).

Все механизмы, связанные с разными частями процесса обучения, необходимо будет интегрировать в одной управляющей архитектуре: высокоуровневые процессы формирования целей будут объединены с мотивационными слоями, в которых, на основе ВМ, робот будет формировать и выбирать цели. Цели будут постепенно связаны с нижним уровнем контроллеров, чтобы робот смог вспоминать приобретённые навыки для достижения требуемых целей и строить более сложные навыки на основе комбинации предыдущих. Перенос знаний между разными умениями будет интегрирован с учётом необходимости устранить взаимные помехи, и так далее. Эти механизмы пригодятся не только для фазы самостоятельного обучения, но и для возможности использования полученных знаний пользователем.

Каждый год проект будет представлять «робота-демонстратора», и сложные роботизированные платформы (типа iCub или Kuka) будут управляться архитектурами, разработанными в проекте для решения задач возрастающей сложности. Эти демонстраторы не только покажут подвижки в проекте, но и станут критериями для сравнения прогресса в разработке самостоятельных роботов.

Итоговый демонстратор должен будет столкнуться с задачей, сформулированной в начале статьи: возможно ли, чтобы робот демонстрировал универсальность и приспособляемость, сходные с человеческими, взаимодействуя с реальным миром? В частности, роботам дадут задание: а) изучить соответствующее порядку положение нескольких объектов, находящихся в контейнерах и на полках, и б) воспроизвести это состояние после того, как пользователь передвинет и поменяет объекты местами.

Если проект GOAL-Robots выполнит свои обещания, вам уже не нужно будет беспокоиться насчёт ленивых друзей: когда они попросят у вас помощи, вы просто попросите помочь им своих искусственных друзей!

С момента своего появления в старых научно-фантастических фильмах роботы прошли долгий путь. Во многих отношениях сейчас они именно такие, какими мы их представляли себе много лет назад. Скоро в наших домах появятся роботы-помощники, роботы уже становятся большой частью военного комплекса, а некоторые роботы даже помогают нам исследовать космос. Не сильно все это отличается от старых фильмов. Во многих фильмах также опасались, что однажды роботы захватят мир, и, хотя мы еще не находимся под контролем Skynet, роботы, похоже, заменят большинство из нас на рабочем месте. Одно можно сказать наверняка: роботы, несомненно, полностью изменят нашу жизнь.

Итак, каких роботов разрабатывают и продают в 2018 году? Среди них есть некоторые, которые привлекли к себе большое внимание, и в этой статье рассматриваются те, которые могут значительно изменить нашу жизнь. Достижения в области искусственного интеллекта сыграли важную роль в создании этих передовых роботов, но их физическая конструкция также включает много интересных разработок. Хотя нам нравится думать о роботах как о чем-то, у чего есть две ноги и голова, это не всегда так. То, какие формы принимают некоторые роботы, просто удивительно.

20. Робот Aeolus Bot

Для тех, кто ждет настоящего робота-помощника по дому, мечта сбылась! Робот Aeolus может выполнять огромный спектр различных задач, включая уборку, перенос разных объектов и даже работу в качестве охранника. Этот удивительный робот был одной из главных достопримечательностей выставки International Consumer Electronics Show 2018, и он определенно получил много внимания. Удивительным этого робота делает тот факт, что он использует все функции, включенные в робота Alexa, следовательно, он может вести беседу и обучаться. И, если перечисленного недостаточно, чтобы вас убедить - этот робот действительно может принести напитки из вашего холодильника!

19. Робот LG Сloi

Сейчас большой тенденцией стали роботы, предназначенные для помощи по хозяйству. Мы уже видели таких роботов, как робот Amazon Echo и другие, но робот LG Cloi обладает большим потенциалом по сравнению со всеми этими роботами. Он может слушать и говорить с вами, но у него также есть невероятные функции, которые позволяют ему подключаться к разной технике в вашем доме, таким как стиральная машина и система освещения. Робот запрограммирован, чтобы быть вашим помощником во всем, от того, чтобы учить вас готовить, до того, чтобы напомнить вам о предстоящих встречах.

18. Робот София (Sophia)

Люди, интересующиеся робототехникой и технологиями, наверняка уже знают о Софии. Некоторых этот робот немного пугает, а для других служит захватывающим подтверждением великолепного будущего. Вы не сможете купить Софию, но это определенно интересная демонстрация того, на что сегодня способны роботы. У нее чрезвычайно продвинутый ИИ, и она разговаривать и даже задавать вопросы. Ее последнее обновление - пара ног, чтобы она могла ходить.

17. Робот Бадди (Buddy)

Бадди - еще один робот, о котором вы, возможно, недавно слышали, а 2018 году он стал еще более впечатляющим. Робот все еще находится в стадии прототипа, но уже близок к завершению. Как и многие другие роботы, о которых мы упоминали до сих пор, Бадди может похвастаться продвинутым интеллектом, хотя это не «копия» робота Алекса или робота Google AI, это совершенно другой вид. Он предназначен, чтобы помогать по дому, развлекать и даже следить за пожилыми людьми.

16. Робот Кури (Kuri)

Скорее всего, робот Кури предназначен для тех, кто мечтает о роботе-няне. В то время как возможность оставить своих детей с роботом не сильно успокаивает, Кури может похвастаться некоторыми интересными особенностями, которые следует принимать во внимание. Как и многие из упомянутых роботов, он отличается высоким интеллектом, но от других его отличает то, что он абсолютно готов к выходу на рынок, и на несколько таких роботов уже сделаны предварительные заказы. Робот может распознавать лица, играть в игры и следить за тем, что происходит, с помощью своих камер.

15. Робот Forwardx CX-1

Робот ForwardC CX-1 - еще один интересный робот, который привлек к себе большое внимание на International Consumer Electronics Show 2018, и это не просто чемодан. Хотя робот, возможно, не столь продвинутый или интересный, как некоторые из более «традиционных» роботов, о которых мы упоминали ранее, робот ForwardC CX-1, безусловно, может изменить нашу жизнь, в частности, в сфере путешествий. Чемодан запрограммирован таким образом, чтобы следовать за хозяином по многолюдному аэропорту или вокзалу, а, значит, вам не придется нести его. Он способен развивать скорость до 11 км в час.

14. Робот Foldimate

Еще одним продуктом роботизированной технологии, который действительно привлек наше внимание, стал робот Foldimate. Хотя у него нет лица или рук, этот робот может серьезно повлиять на нашу жизнь. Как следует из названия, этот робот складывает одежду, и это очень эффективно. И это один из немногих роботов, который по существу готов к выходу на рынок, а его выпуск планируется на 2019 год. Он складывает 20 предметов одежды примерно за четыре минуты, избавляя вас от этой нудной задачи. Робот будет стоить менее 1000 долларов.

13. Робот Robomart

Технология самоуправляемых автомобилей сегодня представляет собой отдельный раздел робототехники, и является индустрией, демонстрирующей невероятные перспективы. Но вместо того, чтобы говорить о всей этой отрасли в целом, мы сосредоточимся на одном уникальном и интересном продукте – роботе Robomart. Это самоуправляемый автомобиль, который может доставить продукты и еду прямо к вашей двери, для чего не нужен водитель. Покупки продуктов питания в интернете и их доставка чрезвычайно популярны сегодня, и внедрение самоуправляемых автомобилей кажется логичным следующим шагом.

12. Робот Vincross Hexa

Честно говоря, робот Vincross Hexa - это не то, что коренным образом изменит вашу жизнь. Но это один из самых крутых доступных сегодня роботов, особенно если учесть передовые технологии, стоящие за ним. Это еще один робот, который может многое показать тем, кто хочет узнать больше о робототехнике, и он может делать всевозможные вещи. Один из интересных способов применения робота состоит в том, чтобы сверху на него поместить небольшое растение, и запрограммировать робота, чтобы он отслеживал количество солнечного света, необходимого для нормальной жизни растения. Робот стоит 949 долларов.

11. Робот Elli Q

Один из роботов, которого мы скоро встретим в домах - это Elli Q. Этот робот, по сути, готов к применению, и он действительно предоставляет пожилым людям преимущества, меняющие их жизнь. Одной из беспокоящих нас проблем является невозможность позаботиться о себе в старости. Здесь на помощь приходит робот Elli Q. Он может следить за пожилым владельцем, напоминать о необходимых процедурах и даже составлять компанию, беседуя. Робот также помогает сохранять трезвость ума, а другие члены семьи могут общаться с пожилым человеком посредством Elli Q.

10. Робот Robomantis

Хотя этого робота можно назвать одним из самых пугающих, он также один из самых интересных. В отличие от некоторых роботов, о которых мы упоминали, этот предназначен для выполнения тяжелых задач в сельском хозяйстве, а для работы в чрезвычайных ситуациях. Фирменным знаком этого робота является гигантская, модульная рука которую можно настраивать для выполнения определенных задач. Он также может развивать максимальную скорость до 48 км в час, и рассматривается для использования в космических исследованиях, таких как путешествие на Марс.

9. Робот Misty1

Одна из самых удивительных особенностей, существующих на заре эры продвинутой робототехники, состоит в том, что большинство людей действительно не понимают, как работают роботы. При переходе к робототехнике возникает потребность в людях, которые знают, как их программировать и ремонтировать. Если ваша цель – больше узнать о роботах, то Misy1 может стать идеальным способом это сделать. Этот робот предназначен для разработчиков, как начинающих, так и продвинутых. Он стоит всего 1500 долларов, его можно программировать с помощью простого программного обеспечения, и робот может отображать разные выражения лица.

8. Робот Smart Pick от компании Soft Robotics

Еще одной большой задачей в области робототехники является адаптация роботов для выполнения человеческих ролей. Хотя немного напрягает тот факт, что роботы выстраиваются в очередь, чтобы занять наше рабочее место, это неизбежно произойдет рано или поздно. Одна из проблем, с которой сталкиваются роботы - это необходимость касаться и захватывать объекты, не разрушая их. Это особенно важно, когда речь идет о хрупких объектах, таких как продуты питания или посылки. Компания Soft Robotics придумала решение, предложив своего умного робота. Он может брать предметы своей «мягкой» рукой, а также отличается продвинутым ИИ, который помогает решать вопросы с сортировкой, упаковкой и другие задачи.

7. Робот Motobot 2

Да, этот робот именно то, на что он похож - робот на мотоцикле. Этот потрясающий робот не может изменить нашу жизнь, но он может изменить лицо мотоспорта. Компания Yamaha разработала робота Motobot 2, чтобы узнать больше о том, как взаимодействуют мотоцикл и гонщик, и этот робот, по-видимому, поможет созданию в будущем лучших транспортных средств. Кроме того, робот Motobot 2 теперь «борется» против некоторых из лучших мотокросс-гонщиков всех времен, и фактически он пытается победить человека. Как здорово было бы увидеть мотогонки нескольких роботов.

6. Робот Armar-6

Робот Armar-6 - очень интересный робот, которого широко обсуждали в 2018 году, и он уникален. На первый взгляд он похож на еще одного промышленного робота, предназначенного для лишения людей рабочих мест. Но на самом деле он разработан, чтобы помогать существующим рабочим. Продвинутая система ИИ робота позволяет осматривать рабочее место и определять, кому из работников требуется помощь. Затем он отправляется туда с необходимым набором инструментов для рабочего.

5. Робот Somnox

Может ли этот робот действительно изменить вашу жизнь? Поскольку он помогает нам лучше спать ночью, то ответ – да! Но то, что на самом деле делает этот робот, несколько странно… У этого робота в форме подушки есть уникальные функции, его можно программировать таким образом, чтобы он имитировал движения, вызванные дыханием. Идея заключается в том, что вы прижимаетесь к роботу, а «дыхание» Somnox фактически помогает вам заснуть. По-видимому, это помогает регулировать собственное дыхание человека, улучшая качество сна.

4. Роботы компании Boston Dynamics

Многие из наших читателей, вероятно, слышали о роботах компании Boston Dynamics или видели видео с ними на YouTube. Никто не станет отрицать, что они производят впечатление. Эта компания определенно фокусируется на мобильности роботов. Хотя в каждом из них есть невероятно сложный искусственный интеллект, он не ориентирован на ведение беседы или чтение эмоций. Вместо этого он помогает балансировать и выполнять акробатические трюки – то, что требует невероятной точности и расчетов. Робот Atlas недавно продемонстрировал сальто, а другие модели демонстрируют невероятный потенциал для широкого спектра применений. Этими роботами очень заинтересовались военные.

3. Робот Ubtech Walker

Робот Ubtech Walker - еще один удивительный новый робот, разрабатываемый прямо сейчас. Это еще один продукт, предназначенный для помощи по дому, способный справляться с различными задачами. Этого робота отличает то, что у него есть две ноги, что делает его первым двуногим домашним роботом для домашних целей. Его возможности ограничивает отсутствие рук, хотя они, по-видимому, разрабатываются. Сейчас робот в основном используется не в качестве работника по дому, а в качестве охранника. Робот доказал, что отлично справляется с такими задачами, как патрулирование, наблюдение, и генерирование сигналов тревоги. И, если вам этого недостаточно - робот также может танцевать.

2. Робот 3E-D18 компании Honda

Недавно компания Honda продемонстрировала целое семейство роботов, которое включает в себя мобильных роботов и ботов-компаньонов. Но что нас действительно заинтересовало, так это автономный внедорожник 3E-D18. Хотя он похож на робота ATV, этот робот значительно более продвинутый. Данное робототехническое средство передвижения создано, чтобы помочь человеку выполнять массу задач на свежем воздухе, от фермерской работы до туризма. Он может перевозить тяжелые грузы и запрограммирован, чтобы повсюду следовать за владельцем, выполняя роль роботизированного мула – без необходимости заставлять животное. Для этого устройства есть масса приложений.

1. Робот Nао

Одним из тех роботов, которые существенным образом меняют нашу жизнь, является робот Nao, который помогает существенно улучшить жизнь детей. Как и его старший брат, робот Milo, этот робот оказался чрезвычайно умелым в изображении эмоций, использовании конкретного тона голоса, а иногда и имитации выражения лица. Роботы и Milo с большим успехом применяются, чтобы помочь детям с аутизмом научиться читать эмоции и общаться. Среди всех роботов, описанных в этой статье, этот изменяет большинство жизней к лучшему.

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

Unimate – первый промышленный робот на заводе General Motors

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

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

Украинский робот на ликвидации последствий чернобыльской аварии

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.

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.

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

Робот-андроид в городе будущего

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.

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

Погрузка ящиков – недостойное человека занятие

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.

Разведывательная робомуха (будущее)

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.

Наноробот в кровеносном сосуде (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.

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.

Лет 20 назад все мечтали: «Вкалывают роботы – счастлив человек». Но тогда, говоря объективно, устройства вроде Электроника из популярного фильма казались совершенной фантастикой.

Чего уже достигла робототехника и какие необычных роботов уже изобрели?

Создать себе искусственную замену люди хотели ещё в древнем мире. Вспомните големов, миф о Пигмалионе, вдохнувшем жизнь в статую Галатею или мифы о Гефесте, который создавал себе слуг.

Мифы стали реальностью, когда арабский учёный Аль-Джазари в XII веке разработал механические фигуры музыкантов, которые играли на бубнах, арфе и флейте.

Изначально роботы должны были заменить человека там, где ему находиться опасно: они могли бы работать в шахтах, под завалами, в агрессивной среде, стать универсальными солдатами, выполнять действия по заданной программе или командам, которые отдаёт человек.

Позднее изобретатели стали перекладывать на роботов тяжелую, скучную и однообразную работу. Кроме того, немало проектов роботов создаётся для развлечений.

Слово «робот» придумали чешский писатель-фантаст Карел Чапек и его брат Йозеф в 1920 году. Собственно, с чешского robota переводится как «подневольный труд», и robot – по сути, тот, кто этим трудом занимается.

Современный робот – это система, которая воспринимает, мыслит, действует и общается. Он может автоматически выполнять определённые операции, механическую работу.

Грань между роботами и автоматическими системами довольно тонкая. Поэтому разработчики роботов делают акцент именно на сложности систем и их «мыслительных» возможностях, степени внедрения технологий искусственного интеллекта.

Впрочем, и программы-боты – это роботы. Они также работают за людей, просто решают другие задачи.

Какой робот в мире самый крутой? Atlas!

Группа инженеров Массачусетского технологического института в 1992 году создала компанию Boston Dynamics. В 2013 году её купила Google, но спустя три года продала Boston Dynamics компании SoftBank – дескать, в ближайшие три года коммерчески успешных роботов ждать не стоит.

SoftBank, которая ранее поглотила разработчика процессоров ARM, в перспективы Boston Dynamics поверила. И компания всё же стала лидером в сфере робототехники, доказав: не всё можно измерить коммерческим успехом.

Atlas движется лучше нас с вами. Он уже научился ходить, бегать по лесу, отжиматься, даже запрыгивать на ступени. И стал первым роботом, который умеет делать сальто назад:

Параллельно с Atlas инженеры работают над роботизированными животными: роботами-собаками Spot, Spot Mini, BigDog и LittleDog, самым быстрым в мире четвероногим роботом Cheetah и др.

Значительную часть роботов создают для DARPA – Управления перспективных исследований Минобороны США.

Но роботы бывают разные. Даже двуногие

Эксперты едины во мнении, что в будущем войны перейдут в новый формат: воевать будут только роботы. Такие разработки уже применяют армии США, Израиля и других стран.

BigDog для DARPA разрабатывается как раз как военный транспортировщик. В Южной Корее работают роботы-часовые, которые охраняют границу с Северной Кореей.

Компания MegaBots – лидер разработки боевых роботов в США. Недавно она показала гигантского боевого робота Eagle Prime. Управляют им два пилота из встроенной кабины. Масса робота – около 12 т, высота – больше 5 м.

Внутри – V-образный восьмицилиндровый мотор мощностью 430 лошадиных сил. Пушка и огромная клешня помогут Eagle Prime победить противников в боях роботов.

Главные соперники США – японцы. Один из самых крутых японских мехов – Kuratas. Да, мехи давно вышли за пределы компьютерных игр:

В России боевые роботы применяются более двух десятилетий. К примеру, в войне в Чечне в 2000 году робот «Вася» находил и обезвреживал радиоактивные вещества.

Роботы-разведчики «Гном» могут обезвреживать мины в толще воды и на дне. В состав комплекса «Уран» входят роботы для разведки и огневой поддержки.

Главная сложность здесь – нарушение фундаментальных законов робототехники: робот не может наносить вред человеку.

И при этом разработчики не гарантируют, что робот отличит солдат противника от мирных жителей, атакующих от сдающихся; поэтому финальную команду, которая может привести к нанесению телесных повреждений или убийству, всё равно отдаёт человек.

Есть роботы с настоящим гражданством, как люди

Роботов, которых сложно отличить от людей, создают по двум причинам: заменить человека, который оказывает определённые услуги (консультант, например) или подарить «половинку», которую можно выбрать и настроить по своему вкусу.

Самый известный пример человекоподобного робота – София. Между прочим, гражданка Саудовской Аравии и вообще первый робот с гражданством.

София наделена искусственным интеллектом, умеет передавать эмоции мимикой и общаться. Помнится, как-то раз она пообещала уничтожить человечество.

Роботы есть даже в России. Например, Федор

В России по заказу МЧС создали антропоморфного робота Фёдора. FEDOR (Final Experimental Demonstration Object Research - финальный экспериментальный демонстрационный объект исследований) изначально должен был помогать спасателям.

Есть версия, что Фёдором робота назвал председатель попечительского совета Фонда перспективных исследований Дмитрий Рогозин в честь своего внука. Создание робота обошлось в 300 млн рублей.

Рост Фёдора - 180 см, вес - около 160 кг. Робот распознаёт голосовые команды и работает от мотора мощностью 20 лошадиных сил (13,5 кВт). Управляется он системой на базе Linux, поддерживается и дистанционное управление. Аккумулятора Фёдору хватает примерно на час работы.

Фёдор уже умеет открывать двери, стрелять из пистолета, управляться с дрелью. Недавно его научили водить квадроцикл и автомобиль в автономном режиме.

Появляются роботы в виде животных, проверьте своего кота

Антропоморфные роботы – это здорово, но роботы, созданные по образу и подобию животных, порой куда интереснее. К примеру, стартап Festo создал робота-паука и летучую лисицу, которая напоминает гигантскую роботизированную летучую мышь.

Биомиметические роботы уже засветились на экране. Робота-паука вы могли видеть в «Звёздных войнах»: ноги позволяют ему делать колесо, а передвигаться позволяет толчок последней парой конечностей. Сбивать робота-паука с ног бесполезно – он сразу же поднимается и катится дальше.

Летучая лисица вполне естественно парит. Для крыльев инженеры использовали модифицированный воздухонепроницаемый эластан. Конструкцию облегчили по максимуму, чтобы лисице было проще летать. Кроме того, компания разработала робота-кенгуру и множество других робозверей.

Но некоторые роботы давно в деле, вроде хирургических

Роботы позволяют врачам проводить операции с потрясающей точностью и снижают влияние человеческого фактора – у бездушной механики и электроники рука не дрогнет.

Один из самых популярных медицинских роботов – система da Vinci производства Intuitive Surgical. Она включает два блока: исполнительным устройством является четырёхрукий робот-манипулятор, а второй блок предназначен для хирурга-оператора.

В одной руке робота – видеокамера, две других воспроизводят движения, которые совершает хирург. Ещё одна рука заменяет ассистента. Врач видит оперируемый участок в 3D со значительным увеличением и контролирует движения робота специальными джойстиками.

В России установлено около трех десятков комплексов da Vinci, цена каждого – около 2 млн долларов. Число операций в мире, которые проводятся с применением таких комплексов – более 200 тыс. в год.

Самостоятельно роботам пока оперировать не доверяют. Если что-то пойдёт не так, врач в любой момент должен иметь возможность вмешаться и перехватить управления.

Но с роботами тонкую работу делать проще и быстрее. Пациенты после таких операций быстрее восстанавливаются и возвращаются к привычной жизни.

Естественно, роботы уже покоряют космос…

На МКС работал Робонавт – робот, разработанный NASA совместно с General Motors. Он помогал космонавтам выполнять сложные задания на орбите.

Но когда в 2014 году робота решили снабдить парой ног для перемещения по станции, он вышел из строя. Космонавты не смогли починить Робонавта, и его пришлось списать на землю.

Теперь на орбите ждут российского робота Фёдора. Он способен работать в космосе и в морских глубинах. Фёдор отправится в космос на корабле «Федерация» в 2021 году.

…и ездят по вашей квартире

Конечно, роботы-пылесосы не упомянуть нельзя. Роботам можно доверить поддержание чистоты и порядка. Используя инфракрасные и радиодатчики, они просканируют помещение, обнаружат мусор, составят план помещения и проложат оптимальный маршрут уборки.

А когда батарея на исходе, самостоятельно вернутся на базу для подзарядки, чтобы затем продолжить.

Но знали ли вы о том, что современные роботы-пылесосы могут ещё и дом охранять? Достаточно установить на робот веб-камеру с управлением по интернету. Это позволит вам посмотреть, что происходит дома, где бы вы ни находились.

Кроме того, разработаны роботы для мытья окон, прочистки канализации, стрижки газонов, чистки бассейнов, уборки снега.

А эта забавная штуковина не менее полезна – может принести пиво из холодильника:

Есть даже такие роботы, которых не разглядеть

Нанороботы, или наноботы - самые мелкие представители отрасли. Их разрабатывают, к примеру, для доставки лекарственных веществ непосредственно к заболевшим органам или очагам инфекций.

Кроме того, молекулярные машины могут вести подсчёт молекул в отдельных образцах или отслеживать химические процессы в автомобилях. Разрабатывают и нанороботов, которые смогут помещать сперматозоид в яйцеклетку:

Роботы размером в несколько нанометров примитивны и лишены электроники, но свою функцию выполняют. Правда, пока речь идёт о лабораторных разработках, а не о промышленных образцах.

Выводы: примите власть роботов сейчас, иначе пожалеете

О робототехнике можно говорить вечно. Не сомневаемся, что пока писалась эта статья, в мире появилось несколько новых роботов.

Роботы удобны тем, что им можно доверить скучную, рутинную, тяжелую или тонкую работу. Но кто знает, какие отношения с роботами сложатся у людей в будущем? И лично у вас?

Сегодня они пылесосят ваш дом, завтра будут выполнять вашу работу, а послезавтра выгонят из дома. Хмм.