Домашние роботы и роботы-слуги: ожидания и реальность

Прогнозы на будущее

С каждым годом эксперты и аналитики представляют нам новый мир, где на смену вере в сверхъестественное придет вера в науку и технику. Мир, в котором можно учиться и работать, не выходя из дома. Интернет размоет границы между странами, а роботы будут делать за нас практически все.

Если верить статистическим данным организации Tractica, число потребляемых человечеством роботов достигнет 31,2 млн единиц по всему миру к 2020 году. При этом, лидерство на рынке займут бытовые роботы, обогнав промышленных и военных.

Ученые прогнозируют, что уже к 2018 году Интернет вещей будет насчитывать около 6 млрд подключенных устройств. Эти устройства будут обращаться к сервисам и данным в Сети, что позволит людям строить новые бизнес-планы для обслуживания этих подключенных устройств. К 2020 году 40% взаимодействий с мобильными устройствами будут осуществляться через «умных» агентов. Этот прогноз основан на том, что наш мир движется к эпохе приложений, в которой такие сервисы, как Amazon Alexa, Microsoft Cortana и Apple Siri будут играть роль универсального интерфейса для взаимодействия человека с устройствами.

Технический директор Google Рэй Курцвейл в своих прогнозах по поводу развития робототехники и информационных технологий предполагает, что персональные роботы, способные на полностью автономные сложные действия, станут такой же привычной вещью, как холодильники или стиральные машины уже в 2027 году. А беспилотные автомобили заполнят полностью дороги в 2033 году.

Какими бы утешительными или наоборот пугающими не были прогнозы, перед учеными и инженерами стоит еще ряд проблем. Основная из них – жесткие ограничения правительств государств в принятии робототехники, которые сопровождаются нехваткой стандартов качества и безопасности продукции.

Еще одна проблема, которую нужно решить перед тем, как роботы будут массово внедрены в жизнь – это доступность программного и аппаратного обеспечения. Дороговизна материалов и оборудования для производства не позволяет производителям снижать цены на своих роботов. К примеру, очень дорого стоят такие медицинские устройства как экзоскелеты, которые помогли бы многим людям с ограниченными возможностями нормально жить и передвигаться.

Пока нам доступны только роботы-уборщики, дроны и персональные помощники, но радует тот факт, что вскоре у нас будет возможность делать эти устройства более функциональными, не завися от производителей.

Плюс ко всему, обычные люди пока не готовы морально к принятию роботов, похожих на них. Это связано в первую очередь с нехваткой информации о том, каких достижений добился научно-технический прогресс. Вдобавок к этому у людей сложилось ошибочное мнение о роботах, которые были неоднократно представлены в научно-фантастических фильмах. Некоторые до сих пор воспринимают слово «робот» как что-то вроде «Терминатора» или дроида из «Звездных войн». А ведь на самом деле, сейчас собрать и запрограммировать робота может даже ребенок.

Нужно расширять границы знаний, больше читать и смотреть интересные видео об устройствах из реального мира, которые могут иметь большое значение в нашей повседневной жизни.

Три закона робототехники Айзека Азимова

Классик мировой фантастики сформулировал три основных правила поведения роботов, которые в теории должны быть заложены в роботах на уровне инстинктов. Они приписывали роботам некоторые ограничения действий, которые наделяли механизмы эмоциональной составляющей.

Появление законов

До формулирования трёх законов робототехники вся научная фантастика преподносила роботов как нечто угрожающее существованию человека. В произведениях часто встречался сюжет истребления роботами человечества. Азимов же, в своих рассказах пописывал устройства наделённые качествами, напоминающими совесть, честность, преданность.

В 1940 году беседа Азимова с его другом Джоном Кэмпбеллом по поводу последних новостей научной фантастики закончилась описанием трёх постулатов. По словам Кэмпбелла, он извлёк их из уже существующих произведений Айзека.

Значение законов

Обязательные правила поведения для всех роботов подчёркивают главенство человека над созданными им механизмами. Основной посыл заключен в приоритетной безопасности любого действия или бездействия устройства.

Однажды, в 1986 году в романе «Роботы и Империя» Айзек Азимов добавил нулевой закон. Добавление дополнительно закона обосновано его приоритетностью относительно остальных.

Нулевой закон утверждает, что действия робота должны быть направлены на интересы человечества, а не только отдельно взятого человека.

Таким образом, первоначальное и неотъемлемое значение робота — быть безоговорочным помощником человека, служить в интересах науки и всего человечества!

Обучение на проектировщика домашних роботов

Будущих проектировщиков готовят в вузах, при поступлении стоит делать выбор в пользу направления подготовки «Мехатроника и робототехника» (код: 15.03.06). Эта специальность пользуется колоссальной популярностью, поэтому конкурс достаточно высокий. При поступлении необходимо отлично сдать ЕГЭ по математике (профиль) и русскому языку – это обязательные предметы. Также потребуются результаты экзамена по физике, химии или информатике – набор ЕГЭ зависит от вуза.

Можно поступить в ссуз, ведь сегодня многие колледжи реализуют программу «Мехатроника и мобильная робототехника (по отраслям)» (код: 15.02.10). В любом случае начинать подготовку к поступлению и дальнейшей проектной деятельности необходимо еще во время обучения в школе, посещая курсы, связанные с мехатроникой и робототехникой, программированием и иными смежными дисциплинами.

Препятствия

Несмотря на всю полезность технологии, роботы пока не используются повсеместно, как это зачастую нам показывают во многих фантастических фильмах. Это связано с рядом факторов. Во-первых, для этого просто не готова наша инфраструктура: дороги, улицы, здания и наши дома. Роботы воспринимают мир иначе и пока неспособны даже отличить стул от стола, чего уж говорить о постоянно меняющихся условиях нашей жизни.

Во-вторых, не готова правовая система государств: использование роботов требует соответствующих законов, чтобы они «мирно» сосуществовали с нами. В конце концов, если не сами роботы, то кто-то другой должен нести ответственность за их действия.

В-третьих, некоторые исследователи утверждают, что нам необходимо опасаться этих механических рабочих, так как с дальнейшим активным развитием искусственного интеллекта они смогут в буквальном смысле поработить нас. Эти опасения слишком сильно сдерживают исследование и распространения робототехники.

Конечно, не стоит отрицать, что есть масса глобальных рисков, которые могут возникнуть при использовании сверхчеловеческого разума, не запрограммированного на безусловную лояльность к человеку. Но будущее пока что в наших руках, и мы в силах его изменить, тем более, что сейчас программирование роботов становится все более открытым и доступным для общественности. Нужно только научиться правильно пользоваться этими возможностями.

Особенности профессии

Роботы-помощники имеют одну или несколько функций. Чаще всего машинам придают максимально естественную форму, что позволяет пользователю привыкнуть к помощнику и не испытывать моральный дискомфорт. Проектировщик домашних роботов должен будет нести ответственность за создание практичных изделий, продумывая:

  • эргономичность и эстетический внешний вид;
  • функции и другие характеристики: грузоподъемность, встроенные механизмы, маневренность, уровни защиты от негативных факторов и другие;
  • возможности для самообучаемости;
  • особенности конструкции, ведь робот может быть напольным и настенным, мобильным и немобильным;
  • возможности для проведения дальнейшего ремонта.

Проектировщик разрабатывает домашних роботов, заботясь о том, чтобы все провода, блоки управления и иные конструктивные элементы были надежно скрыты внутри привлекательной оболочки. Его работа не заканчивается на создании типового проекта, ведь в дальнейшем он контролирует процессы тестирования, выпуск серийных образцов, в случае необходимости устраняет ошибки.

Проектировщик домашних роботов – техническая профессия, имеющая легкий творческий оттенок. Специалист должен обладать знаниями в разных областях: программирование, машинное обучение, инженерия, робототехника, иностранные языки, основы маркетинга, электротехника и другие.

Виды роботов

Общепринятой классификации роботов не существует. Основные характеристики, по которым можно условно поделить все модели – назначение и внешний интерфейс.

По внешнему интерфейсу роботы делятся на:

Андроиды

Андроиды внешне абсолютно идентичны человеку, поэтому имеют второе название «синтетический человек».  Они способны поддерживать разговор, используя большой словарный запас, а их поведение зависит от факторов внешней среды и логично изменяется. Сфера обслуживания теоретически может перейти на использование андроидов вместо многих сотрудников.

(Робот андроид)

Роботы, подобные животным

Применяются в качестве игрушек или в целях слежки за дикими животными в их естественных условиях обитания. Уже изобретены электронные зооморфы внешне идентичные гикконам, белкам, собакам, медузам, червям, гепардам и т.д.

(Робот собака)

Гуманоидные роботы

Внешне они отдалённо напоминают человека. В основном их корпус состоит из подобия головы, рук, ног и туловища. Но эти элементы более схожи с частями машины, нежели человека. Гуманоиды обычно имеют узкую направленность действий, например раздача рекламных листовок, определённая игра с детьми.

(Робот компаньон)

  1. По выполняемым функциям выделяют:

Бытовые роботы

Ежедневное применение в быту отличает эту группу роботов от других. Помимо всеобще известных роботов-пылесосов и мойщиков окон, к этому классу относятся робоигрушки для детей и средства-коммуникаторы, создающие эффект присутствия человека, находящегося на большом расстоянии (передающие его сердцебиение или частоту дыхания).

(Робот-пылесос)

Промышленные роботы

Замена человеческого труда на производстве роботизированным механизмом широко распространена по ряду причин. Качество выпускаемой продукции возрастает за счёт исключения ошибок, связанных с «человеческим фактором». Работоспособность 24 часа в сутки, 7 дней в неделю повышает производительность предприятия минимум дважды.  Никакие вредные испарения или излучения не становятся помехой в работе.

(Робот для захвата предметов)

Операции, выполняемые промышленными роботами: штамповка, сварка, фрезеровка, транспортировка грузов, сборка, обработка, окрашивание и т.д.

Боевые роботы

Минимизация человеческих потерь в военных действиях достигается посредствам введения в вооруженные силы роботов. Для каждого рода войск разработаны определённые модели: роботы-сапёры, беспилотники, подводные и надводные корабли с дистанционным управлением, вертолёты-разведчики, роботы-минёры и т.п.

(Военный робот)

Из-за неоднозначности мнений по поводу ответственности за действия роботов их применение в реальных условиях ограничено.

Микророботы

Отличительной особенностью этого вида является сверхмалый размер – до 1мм. Чаще всего работа таких устройств связана с групповым взаимодействием (например, для быстрого построения сверхпрочной и лёгкой материи) или с объектами, площадь которых исчисляется микрометрами.

(Микроустройство размером с частицу — Наноробот)

Рассматриваются перспективы применения микроустройств — нанороботов в медицинских целях (для проникновения в организм с последующей диагностикой).

Персональные роботы

Персональные роботы предназначены для сопровождения определённого человека, выполнения его просьб, общения с ним. Из-за недостаточной совершенности ПО идеальный компаньон для человека ещё не создан. Разработчики предполагают, что он будет иметь чувствительные датчики для распознавания не только звуковых сигналов, но и мимики, жестов, манеры поведения объекта. Запоминание характерных черт поведения и самосовершенствование позволят добиться взаимопонимания между роботом и пользователем.

(Персональный робот будущего)

Специализированные роботы

Технические роботы определенных специальностей с узкой спецификой и олее широким применением определенных отраслей:

  • Транспортные — основные направления деятельности транспортных роботов – это автономное управление средствами передвижения (автопилотирование, самоходные автомобили) и перемещение грузов.
  • Исследовательские — используются для сбора данных из труднодоступных для человека областей, для направления их на изучение специалистам. При этом объекты исследования могут быть самыми разнообразными: от подземного пространства до поверхности планет.
  • Сельскохозяйственные — применяются в основном для выполнения монотонных и трудных операций, таких как вспахивание земли, высадка, прополка, обработка удобрениями больших площадей и т.д.
  • …и других специализированных областей.

Используемые технологии

Искусственный интеллект

Свойство механизмов самостоятельно выбирать путь решения для каждой поставленной перед ним задачи, опираясь на информацию базы данных. Важнейший аспект при этом – самообучение, в ходе которого робот разрабатывает программы действий.

ИИ использовались при создании: Deep Blue – анализатора-шахматиста, который сумел обыграть чемпиона мира Каспарова; MYCIN, способного ставить точный диагноз пациенту после оценки состояния его здоровья, а также ViaVoice служащие в качестве консультантов, умеющие поддерживать конструктивный диалог с потребителями.

Навигация

Навигационная бортовая система выполняет несколько функций одновременно:

Наибольший вклад в совершенствование систем навигации внесли компании, разрабатывающие видеоигры. Они инвестировали огромные средства в исследования и разработку соответствующих проектов.

Компьютерное зрение

Технология, наделяющая робота способностью определять, классифицировать объёмные предметы и изображения, распознавать образы. Благодаря этому были созданы устройства, собирающие пазлы и конструкторы Lego, системы видеонаблюдения, 3D-моделирования, виртуальной реальности, индексированные базы изображений.

История развития

Отметим несколько интересных фактов из истории развития роботов. Первые признаки робототехники наблюдались еще с античности, когда люди мечтали о гигантских бронзовых машинах, которые смогли бы помочь им сражаться с врагами и завоевывать новые земли. Есть свидетельства, что прообразами нынешних роботов были механические фигуры, найденные в записках арабского изобретателя Аль-Джазари примерно в 1136 – 1206 годах.

Первым, кто представил чертеж человекоподобного робота, был великий Леонардо да Винчи примерно в 1495 году. Чертеж представлял модель механического рыцаря, который может сидеть, стоять, двигать руками, головой и, возможно, захватывать предметы. Но так и неизвестно, пытался ли да Винчи воплотить в реальность этот механизм.

В 16-17 веке в Западной Европе инженеры начали конструировать автоматоны — заводные механизмы наподобие человека, которые могли выполнять довольно сложные действия. Самый известный из них – робот «испанский монах», который был изобретен примерно в 1560 году механиком Хуанело Турриано для императора Карла V. Автоматон был около 40 см в высоту, способный ходить, бить себя в грудь рукой, кивать головой и даже преподносить деревянный крест к губам.

Более заметный прогресс в робототехнике наблюдался в 18 веке. К примеру, в 1738 году французский инженер Жак де Вокансон собрал первого в мире андроида, способного играть на флейте.

С 19 века изобретения стали приобретать более практический смысл. В 1898 году известный физик Никола Тесла представил общественности миниатюрное радиоуправляемое судно. Первоначально это изобретение казалось немного причудливым. Но в дальнейшем его идеи стали воплощаться в жизнь и приобрели широкое применение.

1921 год – механизмы, наконец, обрели четкий термин «робот» благодаря чешскому писателю Карлу Чапеку и его пьесе под названием «Россумские Универсальные Роботы». Примечательно, что Чапек назвал этим словом не машины, а живых людей, создаваемых на специальной фабрике. Но термин закрепился в науке и дал жизнь всем автоматизированным устройствам.

В середине 20 века, в частности, в 1950-ых стали разрабатываться механические манипуляторы для взаимодействия с радиоактивными материалами. Эти роботы копировали движения рук человека, находящегося в безопасном месте.

В 1968 году японской компанией Kawasaki Heavy Industries, Ltd был произведен первый промышленный робот. С тех пор Япония начала вовсю стремиться стать мировой столицей робототехники, и ей это удалось. Несмотря на то, что роботы изначально разрабатывались в США, они импортировались в Японию в малых количествах, где инженеры изучали их и применяли в производстве.

Коммерческое распространение роботов началось с 1980-ых годов. Технический прогресс двигался в направлении совершенствования систем управления. Такие компании как Unimate, Hitachi KUKA, Westinghouse, FANUC развивали системы датчиков для своих роботов, делая их более чувствительными к задачам, которые они выполняют.

В конце 90-ых – начале 2000-ых начался активный рост и развитие отрасли с использованием новых контроллеров, языков программирования, запуска первых роботов в космос и возникновением машин, создающих роботов.

В это время также появились новые человекоподобные роботы, такие как канадский Aiko, имитирующий человеческие чувства (осязание, слух, речь, зрение), ASIMO – гуманоид японской фирмы Honda, робот-собака AIBO, созданная компанией Sony и другие.

  • В 2005 году вышел робот-гуманоид RoboThespian британской компании Engineered Arts. Пройдя несколько модификаций, он стал наилучшей платформой для общения и развлечений. В этом же году мир увидел BigDog – боевой четвероногий робот, созданный Boston Dynamics.
  • В 2008 году вышел гуманоидный дружелюбный робот NAO, предназначенный для работы в домах, университетах и лабораториях и предлагающий помощь в научных исследованиях и образовании.
  • В 2011 году на МКС был отправлен первый робот-космонавт НАСА Robonaut-2.

Последние пять лет наблюдается широкий всплеск робототехники во всех отраслях – от продвинутых манипуляторов до гуманоидов, которые выглядят как живые люди, имеют широкий спектр эмоций и полностью копируют нашу мимику.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий