Роботы — наше будущее!

На протяжении многих веков люди изобретают механизмы, способные облегчить нашу жизнь. Их уже несчетное множество, но, безусловно, самым высоким достижением человеческой мысли являются всевозможные роботы.

Автор: Еремин Александр «Онлайн-журнал Mobi».

Человечество с древнейших времен пыталось создать механизмы, которые могли бы сами выполнять тяжелую или вредную для людей работу. Но первые успехи в этом нелегком деле появились лишь в XVIII веке. Тогда популярность набирали домашние механические куклы, представленные в 1738 году французским ученым из Гренобля Жаком де Викансон. Он представил публике искусственного музыканта, который мог исполнять на флейте 12 различных мелодий. Немного позже к флейте добавились барабан и бубен, таким образом, был создан целый механический оркестр. Но де Викансон на том не остановился. За оркестром последовало воистину удивительное по тем временам изобретение - механическая утка. Она могла самостоятельно передвигаться, махать крыльями, крякать, вращать головой.

Сегодняшняя робототехника сформировалась примерно в 50-х годах ХХ века. В 1956 году Джорджем Диро и Джозефом Энжилбергером был создан робот Ultimate, который сразу был куплен компанией General Motors. Ultimate представлял собой огромную конструкцию, похожую на человеческую руку. Примерно в это же время была основана лаборатория искусственного интеллекта в Массачусетском технологическом институте. Своим рождением лаборатория обязана Джону МакКарти и Марвину Мински. В 1966 году появился результат многолетних экспериментов Стендфордской исследовательской лаборатории - робот Shakey. Его рождение стало эпохальным событием для робототехники - первый автономный робот, способный самостоятельно ориентироваться в пространстве и объезжать препятствия, был настоящим чудом.

Принципиально другой робот, разработанный компанией Hasbro, не обладает сложным программным обеспечением и мощным центральным процессором, играющими роль своеобразного мозга, способного распознавать сложные внешние команды и адекватно реагировать на них. Hasbro B.I.O. Mechanical Bugs используют набор простых контроллеров, расположенных в разных частях тела и объединяющихся в своеобразную нервную систему. Ориентирование в пространстве и поиск себе подобных осуществляется за счет встроенных инфракрасных датчиков. Стоимость такого робота составляет 40 долларов США и за эти деньги можно получить одного из четырех B.I.O. механических жуков. При этом они могут объединяться в группы по видам и драться с «чужаками». Это достигается тем, что все четыре вида имеют различную модель поведения и технические характеристики. Также любая из модификаций может управляться с дистанционного пульта.

Современная робототехника
Современная робототехника основана на компьютерных технологиях: без компьютеров роботы не смогли бы и десятой части того, что они могут. Современных роботов можно условно разделить на две категории: рабочие (т. е. роботы, сконструированные для служебных задач) и домашние.

Промышленные роботы составляют больше 80% от всех существующих на сегодня устройств. Они способны практически полностью заменить человека на многих заводах: например, на большинстве автомобильных заводов всю сборочную работу выполняют именно роботы, человеку же остается только контролировать их. В таком подходе много плюсов: механические «рабочие» не допускают ошибок, не устают, им, в конце концов, не нужно платить зарплату.

У большинства людей слово «робот» ассоциируется с андроидом, то есть с чем-то, похожим на человека. Но в большинстве случаев такое представление оказывается ложным. Типичный промышленный робот состоит из следующих частей:

1. Контроллер - чип, координирующий все действия робота.

2. Роботизированная рука. Основной задачей руки является перемещение т. н. END-эффектора. Роботизированные руки различают по количеству степеней свободы: чем их больше, тем лучше. Большинство промышленных роботов имеют руки с 6 степенями свободы.

3. Привод - двигатель, который обеспечивает подвижность руки. Управляется контроллером.

4. END-эффектор - грубо говоря, насадка на руке робота. Такие насадки могут быть совершенно разными: от примитивного зажима до сварочного аппарата.

5. Сенсор, который обеспечивает «чувства» робота: именно благодаря ему робот распознает объект, с которым предстоит работать.

Как только появились первые образцы более-менее развитых роботов, человеку захотелось, чтобы механические создания заменили его во многих опасных местах. Например, без робота Dante II человек никогда бы заглянул в кратер действующего вулкана. Без робота Sojourner наши знания о Марсе были бы намного более скудными. Этот агрегат в 1997 году высадился на поверхность планеты и передал на Землю огромное количество фотоснимков.

Домашние роботы не приспособлены к экстремальным условиям, они не могут выполнять сложную работу. Их задача - помочь человеку в быту и развлечь его. Существует огромное количество недорогих домашних роботов: роботы-пылесосы, роботы-газонокосильщики и многие другие. Но если с первой задачей - помочь в быту - они справятся, то со второй - развлечь - дела обстоят намного сложнее. Очень небольшое количество роботов способны развлечь человека. Например, робот PaPeRo компании NEC, помимо чисто бытовых функций, умеет говорить. Этот робот знает более 300 фраз, а распознает и того больше.

Но больше всех умеет разработка компании Sony - собачка Aibo. Этот небольшой зверек имеет отличное зрение, слух, осязание. Собачка способна узнавать своего хозяина, реагировать на команды, ласку. Aibo имеет четыре стадии взросления: младенчество, детство, юность и зрелый возраст. И только от вас зависит, каким будет взрослый Aibo: характер собаки может быть разным, так как собачке присущи различные эмоции - от счастья до злобы. Кстати, в отличие от большинства других роботов эта собака весьма и весьма подвижна, она умеет бегать, прыгать, потягиваться, выполнять акробатические трюки. Кстати, при желании можно научить Aibo играть в футбол и танцевать.

Нетрудно предугадать, как роботы упростили бы нашу жизнь, выполняя за нас хозяйственные работы, охраняя наши дома, помогая нам на наших рабочих местах.

Вот специалисты из компании White Box Robotics и создали робота 912 «MP3». Это передвижной мультимедийный центр, который может подключаться к любому экрану и воспроизводить видео. Кроме этого в корпус встроен 5,5-дюймовый LCD-монитор. «На борту» есть достаточно мощные колонки. 912 MP3 - это концептуальная модель, серийно она не производится. Скорее - это демонстрация возможностей платформы, позволяющей превратить обычную компьютерную систему в робота.

Но это не единственный робот компании. Развлечения развлечениями, а кто-то должен заботиться о нашей безопасности. Специально для этого был создан 912 «HMV».

Его миссия - патрулировать квартиру или офис и посылать на выбранный владельцем адрес электронной почты или сотовый телефон запись любых «беспорядков». Семейство 912 было представлено на суд зрителям, посетившим в ноябре 2004 года первую выставку робототехники в США - RoboNexus 2004. К сожалению, пока что приобрести таких помощников не получится, так как их разработка находится в самом начале пути и коммерческое использование не представляется возможным.

Нанороботы
По мнению многих ученых, будущее робототехники - нанороботы. Конечно, сейчас эта область знаний человека не доросла даже до уровня обычной робототехники, но она динамично развивается.

Что такое нанороботы? Эти маленькие кибернетические механизмы спокойно смогут работать с атомами (состыковывать их друг с другом, иначе говоря, заниматься механосинтезом), передвигаться по совершенно разным поверхностям, реплицироваться (воспроизводить сами себя). Таким образом, можно будет через микромир получить практически любую конструкцию в макромире. Нанороботы будут «строить» из атомов наши дома, технику и многое другое. В теле человека они будут круглосуточно следить за его здоровьем, лечить его (уничтожать вирусы и раковые клетки, следить за состоянием сердца и т. д.), сигнализировать в случае серьезных повреждений.

Как же будут нанороботы создавать сложные макрообъекты? Да элементарно! Ведь любой объект можно описать как совокупность атомов, находящихся в «нужных» местах. Таким образом, с помощью «армии» нанороботов можно будет получить точную копию объекта в макромире.

Все, что я написал про нанороботов, выглядит чистейшей воды ненаучной фантастикой. А вот и нет! НАСА проводила длительные исследования и подтвердила возможность создания самореплицирующихся роботов. А компания Zyvex (www.zyvex.com) пообещала, что представит первого наноробота-ассемблера до 2010 года.

Робот-марсоход по-американски - Sojourner

Роботы в искусстве
Практически каждое изобретение человека находит отражение в искусстве. С роботами же вышло наоборот: произведения многих фантастов вдохновляли ученых на работу над робототехникой. А началась «эра» роботов в искусстве в январе 1921 года, когда в Праге состоялась премьера новой пьесы драматурга Карела Чапека. Сюжет пьесы был достаточно привычным для нас, но для того времени предельно авангардным: роботы R.U.R. (Rossum’s Universal Robots) сначала во всем помогают людям, а затем захватывают контроль над человечеством. Кстати, именно Чапек ввел в нашу речь слово «робот» - немного измененное чешское «robota», что переводится как принудительный труд.

Но время не стоит на месте, и вскоре людям понадобились новые механические герои. И их подарил нам знаменитый фантаст Айзек Азимов. В 1940 году журнал Super Science Stories опубликовал его цикл рассказов под названием A Strange Playfellow. Они повествуют о взаимоотношениях мальчика и робота Roobie, созданного для его защиты. В этом цикле Азимов вывел основные законы робототехники, которые остаются актуальны и в наше время (и, скорее всего, будут актуальны всегда, пока существуют роботы):

• 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.

Конец ХХ века однозначно принадлежит кинематографу. В 1977 на экраны вышли эпохальные для робототехники «Звездные войны» Джорджа Лукаса. Герои этого фильма - роботы R2-D2 и C3PO - долгое время вдохновляли ученых на их работу. В наше время Голливуд дарит нам фильмы о роботах буквально каждый день. «Искусственный интеллект», «Я, робот»... Но эти фильмы уже не заставляют людей мечтать и работать над воплощением мечты, как «Звездные войны». И это не так плохо, как может показаться на первый взгляд: в 70-х роботы были чем-то революционным, фантастичным. Сейчас же мы воспринимаем их как нечто само собой разумеющееся. Это не революция, а эволюция.

Робот, который сам ищет и убирает пыль, - это мечта. Roomba - робот-пылесос от компании iRobot, стоит всего $200, но великолепно справляется со своей прямой обязанностью. Диаметр устройства всего 33 см, вес 4 кг. Это достаточно маневренный аппарат, способный убрать пыль даже в труднодоступных уголках.