Все, что вы хотели знать о роботах

История роботов Значение слова «робот» с самого начала было непонятным. Этот термин впервые появился в 1921 году в пьесе чешского драматурга Карела Чапека R.U.R («Россумские универсальные роботы»). Слово «робот» происходит от чешского слова, обозначающего «тяжелая работа» или «каторга». Правда у Чапека роботы были не из металла, а из искусственных тканей. Выглядели они как люди и были гораздо эффективнее обычного человека. В итоге они восстали против своих создателей. Благодаря этой пьесе появился популярный образ «машины, которой нельзя доверять», который используется в литературе и кино до сих пор (например, в «Терминаторе», «Бегущем по лезвию» и других произведениях). Но в поп-культуре есть и добрые роботы — например, робот-домработница Рози из мультсериала «Джетсоны» и главный герой фильма «Двухсотлетний человек» в исполнении Робина Уильямса. «Россумские универсальные роботы». Фото: Alamy Реальное определение слова «робот» неоднозначно, как и все эти вымышленные образы. Каждый инженер-робототехник даст вам свое значение этого термина. Но все специалисты сходятся в одном: робот — это умная машина, которая может самостоятельно выполнять задания и взаимодействовать с окружением. Управляемый дрон не является роботом. Но если он умеет сам взлетать, подниматься и избегать преграды, то он становится ближе к роботам. Главное в роботах — их автономность и умение ориентироваться в пространстве. Первые роботы, отвечавшие этим принципам, появились только в 1960-х годах. Компания SRI International разработала первого мобильного робота Shakey, который мог анализировать окружение. Робот был медленным и неуклюжим, однако благодаря своей камере и датчикам столкновения мог навигировать в сложном пространстве. Машина выглядела довольно неуверенно, но обозначила революцию в сфере робототехники. Так выглядел Shakey. Фото: Ralph Crane/Getty Images Примерно в это же время роборуки начали менять сферу производства. Одной из первых была роборука Unimate, которая занималась сборкой автомобилей. Сейчас ее потомки работают на автомобильных заводах, выполняя скучные и опасные задачи быстрее и точнее людей. Хоть они стоят на месте, они все равно попадают под определение робота, потому что представляют собой умные машины, которые умеют анализировать и взаимодействовать с окружением. В основном роботы продолжали оставаться в лабораториях и на фабриках, где либо катались туда-сюда, либо поднимали тяжелые предметы. Затем в середине 1980-х Honda запустила программу разработки гуманоидных роботов. Компания сделала робота P3, который мог неплохо передвигаться на двух ногах, а также махать и пожимать руку. Затем появился знаменитый двуногий робот Asimo, который однажды сыграл в футбол с бывшим президентом США Бараком Обамой. Asimo. Фото: Redux Как устроены роботы В основе большинства роботов лежат три технологии: сенсоры, приводы и искусственный интеллект. Для начала поговорим о сенсорах. Роботы, работающие в доставке еды, могут перемещаться по улицам во многом благодаря гонке беспилотных автомобилей Darpa Grand Challenge 2004. Как и автомобили, такие роботы используют технологию лидаров, которая выстраивает 3D-карту окружения с помощью лазеров. Частные компании стараются обогнать друг друга в разработке беспилотных автомобилей, из-за чего стоимость такой технологии упала до такого уровня, что сейчас создание робота, умеющего ориентироваться в пространстве, требует относительно мало затрат. Технология лидаров часто используется вместе с машинным зрением, которое обеспечивается за счет 2D и 3D-камер. Вспомните, как Facebook автоматически распознает лица пользователей на фотографии. Точно так же работает и машинное зрение у роботов. Сложные алгоритмы позволяют им распознавать определенные объекты и не врезаться в людей. Марсоходы катаются по Марсу с 1997 года. Разумеется, с тех пор они стали более продвинутыми. Сейчас, например, марсоход Curiosity (справа на фото) может раскалывать камни лазером. Фото: NASA Внутри каждого робота есть еще один секретный ингредиент — привод. Этим словом называют комбинацию электрического мотора и коробки передач. От привода зависят силы робота и плавность его движений. Он есть как в маленьких роботах-уборщиках Roomba, так и в мощных роборуках и беспилотных автомобилях. В некоторых роботах — а именно в мягких — привод работает совсем иначе. Мягкие роботы двигаются благодаря перемещениям накачанного в них воздуха или масла. Такая технология создает более плавные и естественные движения. Фото: Roomba Говоря о роботах, нельзя не упомянуть работы стартапа Boston Dynamics. Одной из их работ был робот-гуманоид Atlas, разработанный в рамках конкурса Darpa Robotics Challenge в 2013 году. Сначала ученые смогли научить его выполнять только совсем примитивные задачи, например, поворачивать вентили или открывать двери. Спустя годы, Atlas превратился в настоящее чудо инженерии, которое умеет делать сальто лучше обычного человека. Boston Dynamics также работает над роботом SpotMini, который пугающе ловко может вставать на четыре лапы после того, как его пнул человек. А все благодаря хорошему приводу. Роботы начинают не только увереннее держаться на ногах, но и становятся умнее. Интеллект важен для роботов так же, как и для людей. Если вы видите яблоко и не можете определить, настоящее оно или искусственное, пока не сунете его себе в рот, то значит, что вы не очень умны. Робототехники стремятся научить роботов осязанию, например, компания SynTouch разработала механические пальцы, которые умеют определять самые разные тактильные ощущения — от температуры до шероховатости. Сенсоры становятся дешевле, как и процессоры необходимые для работы ИИ. Благодаря развитию игровой индустрии и VR графические процессоры помогают роботам выполнять сложные вычисления не в облаке, а локально. Благодаря им роботы вроде Kuri могут использовать машинное зрение и узнавать вас в лицо. Разумеется, чтобы вам помочь, а не выследить. Словарь терминов робототехники Человеко-машинное взаимодействие — раздел робототехники, изучающий взаимодействия между людьми и машинами. Если беспилотный автомобиль увидит знак стоп и нажмет на тормоза в последний момент, он напугает и пешеходов, и пассажиров. Изучение человеко-машинного взаимодействия помогает инженерам создавать мир, где люди и машины живут в гармонии и не мешают друг другу. Сингулярность — гипотеза о том, что однажды машины станут настолько умнее людей, что настанет экзистенциальный кризис. Мультипликативность — идея, согласно которой искусственный интеллект не заменит людей, а будет их дополнять. Привод — обычно комбинация электрического двигателя и коробки передач. Большинство роботов работает на приводе. Мягкие роботы — вид роботов, сделанных не из традиционных, а более мягких материалов. Двигаются такие роботы благодаря закачке воздуха или масла. Лидар — специальная система, которая создает 3D-карту окружения с помощью лазеров и позволяет роботу ориентироваться в пространстве. Крайне важна как для беспилотных автомобилей, так и для рабочих роботов. Гуманоидный робот — классический робот из научной фантастики. Сделать такого робота, пожалуй, сложнее всего, из-за того что подобной конструкции тяжело ходить и балансировать на двух ногах. Однако гуманоидные роботы могут пригодиться при выполнении спасательных операций в опасных для людей зонах, например, внутри ядерного реактора. Будущее роботов В нашем мире появляется все больше продвинутых машин, но на самом деле, чтобы роботы были действительно полезными, им нужно стать более самодостаточными. Невозможно научить домашнего робота правильно обращался с любым объектом, который ему может попасться. Для этого нужно, чтобы робот мог учиться всему сам, а значит развивать его искусственный интеллект. Возьмем, к примеру, робота по имени Brett. Ученые из лаборатории Калифорнийского университета в Беркли научили его решать детские головоломки, где нужно подбирать предметы нужной формы. Никто не объяснял ему, что квадратная деталь помещается только в квадратное отверстие. Робот научился выполнять эту задачу методом проб и ошибок. Да, этот метод очень медленный, но позволяет роботам приобретать новые навыки и адаптироваться к меняющимся условиям. Фото: Boston Dynamics Пока что людям приходится приглядывать за роботами, чтобы те, например, не утопились в фонтане. Возможно, роботов нужно научить звать на помощь людей. Кстати, некоторые уже умеют это делать, например, медицинский робот Tug, совершающий обход в больницах по ночам. Он может сообщить оператору, что на его пути попалось препятствие, которое не может обойти. Быстро развивающиеся отношения между людьми и роботами породили собственный раздел робототехники, посвященный человеко-машинному взаимодействию. Можно научить роботов жить с людьми, но сложнее приучить последних ладить с машинами. Человечество фактически вывело новый вид и начинает немного о нем жалеть. Что если роботы заберут у нас работу? Особенно это касается офисных работников, которым не потягаться со сверхразумным искусственным интеллектом. Многие люди боятся сингулярности — гипотетического момента, когда машины превзойдут людей и человечество устареет. Пока что эта проблема кажется надуманной, но сейчас самое время о ней поразмыслить. Пока что роботы обладают ограниченными возможностями, но стоит задуматься, сколько власти им стоит давать. В Сан-Франциско, например, уже обсуждают идею налога на роботов, который придется платить компаниям, где роботы заменили живых работников. Роботы могут изменить буквально каждый аспект человеческой жизни — от здравоохранения и транспорта до труда. Должны ли роботы помогать нам водить машину? Непременно. Должны ли они заменить медсестер и полицейских? Вряд ли — некоторые профессии лучше доверить людям. Одно совершенно ясно — машины уже среди нас. Осталось разобраться, как быть с ответственностью за создание нового вида существ. Источник.Материалы по теме: Как роботы помогают ликвидировать последствия аварии на Фукусиме-1 Роботы предпочитают, чтобы им грубили Человек нам не ровня: девять главных роботов-убийц в истории кинематографа Как мягкие роботы захватывают рынок Немецкие ученые научили робота приносить пиво из холодильника