Война роботов начинается...22.12
Когда возникают новые отрасли промышленности (а мы считаем роботостроение вполне самостоятельной отраслью), возникают новые понятия о стандартных и нестандартных cхемотехнических решениях, минимальном и максимальном наборе функций, привычном и непривычном внешнем виде. Поскольку мы являемся свидетелями рождения новой отрасли, естественно, возникло желание пока не поздно систематизировать и классифицировать весь тот багаж инженерного креатива, с которым подошло человечество к рубежу веков.
Мы собрали все самые заметные факты робототворчества планеты по состоянию на начало XXI века. Проведенное исследование выявило три категории устройств, подпадающих под определение «робот». Первые – это сугубо утилитарные машины, задуманные, сконструированные и построенные для выполнения каких-либо полезных работ. В этой категории пылесосы и газонокосилки – пока единственные. Именно в этой категории мы встретили самые вменяемые и мотивированные конструкции и решения. Собственно, и потребитель уже оказался готов к тому, что робототехника ближайшего времени будет заниматься выполнением именно этих функций в его доме.
Автоматический уборщик немецкой фирмы Hefter – самое оправданное применение уборочной робототехники. Во-первых, в общественных местах есть, что убирать, во-вторых, выгодно хранение в памяти машины плана помещения. Единственная задача – гонять с дороги покупателей. Для этого робот весь увешан сенсорами и оснащен говорящей системой, предлагающей посетителю убраться от греха. В прессе-релизе этого устройство указано «очень нравится детям».
Из газонокосилок стоит отметить модели Husqvarna (3 модели) и Robomow израильской фирмы Frendly Robotics. Эти труженицы приусадебных участков решены в одной схеме: вся мощь управляющей электроники направлена на то, чтобы не заехать на соседний участок или не уехать напрочь. С цыганами. Для этого предлагается развесить по границе обрабатываемого участка инфракрасные датчики, сигнал которых и служит навигационным маяком для робота. Решение не самое продвинутое, но, вероятно, в условиях открытого пространства пока по-другому нельзя.
Несмотря на сравнительно большое разнообразие пылесосущих устройств, ни одно из них не является «специализированным роботом полного цикла». То есть, если мы говорим о роботе-пылесосе, то ни одна из предложенных моделей не в состоянии «увидеть» грязь – предмет ее основной заботы, и ни одна машина не в состоянии сама освободиться от собранной пыли. Единственное, чего пока добиваются конструкторы, – это объезд препятствий и автоматическая зарядка батарей. Это значит, что по большому счету основную задачу робототехники (в ее промышленном понимании) – полное замещение человека на какой-либо операции – сегодняшние модели роботов-пылесосов не выполняют. И, если первая задача – самостоятельная активизация при обнаружении грязи (смахнули со стола крошки или уронили пепел) – трудно выполнима из-за слабой разрешающей способности сенсоров, то вторая – автоматическая выгрузка наполненного контейнера за пределы дома – вполне могла бы быть решена без существенного удорожания системы.
Австралийские конструкторы робота CYE пошли по пути увеличения функциональной нагрузки на двигательную установку. Идея состоит в модульности робота. На мобильную «базу» предлагается по желанию навешивать разнообразные опции: все тот же пылесос, сервировочный столик или цифровую камеру с трансмиттером. Идея, безусловно, богатая и перспективная, но исполнение из рук вон плохо: «база» начисто лишена собственных «мозгов», и управляется человеком с компьютера, а из сенсоров – только датчик столкновения на переднем бампере.
И, последнее, что нас заинтересовало – продукт самодеятельного творчества одного досужего американского папы с сыном. Или народный промысел. Называется Carebot (от carefull – обслуживающий и robot – робот). В веселенько раскрашенной трубе упрятаны двигатель, управляемый вполне самостоятельным процессором с одним сенсором (наверно хватает). Там же пылесос (внизу) и, внимание! Холодильник (сверху). Холодильная установка охлаждает карман, в котором можно разместить до пяти банок колы. Вот это мы называем комплексным подходом к проблеме. Интересно решен и сенсор. Он, хоть и один, но обратнонаправлен на рассеивающее зеркало. Кошку он, конечно, не заметит, а вот в дверной проем впишется, что для агрегата такого размера важнее.
На самом деле народное робототворчество довольно обширно и многообразно, особенно в США, но, скажем честно, не всякое ведро с мотором можно назвать роботом, а посему мы считаем, что показали вам все самые интересные, или, точнее сказать, «индустриюобразующие» артефакты инженерной мысли. И переходим к следующей категории нашей классификации, условно названной «социальные роботы».
Здесь мы искали устройства, также отвечающие признакам робота: автономность действий и самостоятельность принятия решений, но созданные исключительно для того, чтобы общаться с людьми. Эта категория устройств была отмечена недюжинным интеллектом и минимальной двигательной активностью. То есть, у роботов все оказалось, как у людей. Тут, в массе своей царствовали японские разработки, но самым интеллектуальным нами был признан робот Grace. Вернее, это была роботиха, так как в пресс-релизе значилась как девушка. И мы подробнее остановимся на этой девушке.
GRACE (Graduate Robot Attending Conference), которую собрали студенты университета Carnegie Mellon, была показана на международном конгрессе по искусственному интеллекту в Канаде в рамках конкурса самодельных роботов. Роботы-участники должны были самостоятельно зарегистрироваться на конференции, выступить с презентацией и в конце выступления обсудить с аудиторией Три Закона Роботехники Азимова. Собственно, соревнования не получилось, потому что реальный участник был только один – GRACE. Она в течение часа действовала полностью автономно, вполне достойно справилась с техническим заданием, хотя и не всегда с первого раза понимала, что ей говорят, но это, скорее, из-за постоянного шума на симпозиуме. Кроме этого показала умение ездить на эскалаторе, понимать несложные фразы и даже распознавать некоторые жесты. К следующей конференции, которая была запланирована в Мексике, разработчики обещали научить ее непринужденно трепаться в кулуарах. То есть работа в этой категории роботов ведется, в основном, над программным обеспечением с системами так называемого искусственного интеллекта (AI). Об этом чуть позже, а пока рассказ о довольно неожиданном шедевре робототехники.
Вы, наверное, удивитесь, но линейка конструкторов «Robotics Invention» датской фирмы LEGO оказалась чуть ли не самым продвинутым на сегодняшний день событием в мире робототехники. Конечно, собираемые из этого конструктора монстрики не могут доказывать теорему Ферма, но по уровню интеллектуального созидательного перфоманса владельца эта «игрушка» просто поражает воображение. Мы, конечно, догадывались, что LEGO выпускает что-то навороченное, но не до такой же степени! Секрет открылся довольно быстро: оказалось, что серия Mindstorm (мозговой штурм) – плод совместного творчества с Массачусетским Технологическим Институтом (MTI), известным в определенных кругах, как адепт развития систем интеллектуальной робототехники. В результате на свет появился шедевр электронно-механических технологий.
LEGO, как всегда, добротно сделал механическую часть, а специалисты MTI – электронно-программную. Что касается первого, то изобретателю робота (Robotics Inventor) предлагаются практически все известные классической механике способы передачи кинетической энергии. И при наличии досуга и вдохновения можно не сдерживать свою фантазию, проектируя системы любой сложности. Электронная же составляющая набора способна превратить ваше механическое творение в самого настоящего робота, причем, тоже довольно функционального. Мозг робота – 8-битный процессор Hitachi, обслуживаемый 32 килобитами оперативной памяти. Для сравнения: точно такая же микропроцессорная конфигурация стоит в роботе-пылесосе Trilobite от Electrolux. Электронная схема включает также 6 контроллеров для подключения 3 сенсоров и трех моторов. Сенсоров тоже три вида: тепловой, световой и механический на замыкание (столкновение). Что делать с тремя моторами – уже личное дело каждого. Вся схема собрана в симпатичный блок с жидкокристаллическим мониторчиком под названием RCX. Помимо сенсоров информация в мозг робота может поступать и с обычного компьютера. Для этого в комплекте идет соответствующее программное обеспечение и инфракрасный передатчик. То есть робот может быть реализован на обеих идеологиях управления: быть периферийным устройством компьютера или самостоятельным автономным агрегатом. Базовый набор ($270), – а это более 700 уникальных элементов, – может расширяться докупкой различных аксессуаров типа веб-камеры, дополнительных сенсоров и механических частей. Непонятно только, почему в наборе нет самого модного ультразвукового сенсора. Но при желании парочку можно выковырять из Trilobite. «Игрушка», кстати, рекомендована для детей от 12 лет. Представляете, что нас ждет лет эдак через 10, когда эти дети вырастут. Вот вам только два примера. Космонавты Ю.Онуфриенко, М.Тюрин и В.Дежуров на космической станции провели испытание робота, собранного из набора Mindstorm Конрадом и Бастианов Шварцбах. Именно они стали победителями конкурса, проведенного LEGO по строительству робота, который мог бы работать в условиях невесомости и выполнять какую-либо полезную работу. Детище юных конструкторов было запрограммировано на языке Java на сбор мелких предметов, парящих в невесомости внутри космической станции. Победите конкурса наблюдали за экспериментом в центре управления полетом и общались с космонавтами во время двух сеансов прямо связи. А английский школьник Джей Браун построил робота, который умеет собирать кубик Рубика. Сначала робот поворачивает кубик перед цифровой веб-камерой, а программа, работающая на настольном компьютере, определяет исходные цвета граней. Затем, используя алгоритм по сборке кубика, она просчитывает необходимые движения, передает их роботу, и тот решает головоломку на физическом уровне. Относительно слабые моторчики LEGO справляются с пружинами кубика, затрачивая 25 секунд на каждое вращение. На решение этой задачи, включая программирование на Visual Basic, Браун потратил около полугода.
Парадокс промышленного производства бытовых роботов состоит в том, что, несмотря на то, что роботостроение по своей сути является самым прогрессивным направлением в индустрии, производителям приходится часто использовать морально устаревшие компоненты и технологии для удешевления продукта. Самая популярная разрядность процессоров для современных бытовых роботов – 8, очень редко – 16 бит. В то время как мощности процессоров тех же бытовых компьютеров начинаются от 128 бит и выше. С одной стороны это связано с тем, что робота для бытовых нужд за 20 000 долларов мало кто захочет купить. С другой стороны высокоскоростному процессору пока просто нечего делать в роботе. Ведь пищу для размышлений компьютерным мозгам дают те устройства, которые общаются с внешним миром и реагируют на изменения в нем, то есть, те же сенсоры и гироскопы. Не проблема оснастить робота мощной электроникой, проблема повысить чувствительность и разрешающую способность сенсоров и датчиков. Современные ультразвуковой, инфракрасный, тепловой или светодиодный сенсоры посылают в процессор односложный сигнал «да/нет». Например, чтобы процессору понять, можно ли проехать через препятствие, надо получить до 1000 таких односложных сигналов. Но, находясь в данной позиции, он не сможет понять, смогут ли габариты управляемого им устройства вписаться в расстояние между ножками стола. Но тут на помощь приходит гироскоп, который сообщает процессору, что он «смотрит» на препятствие под углом 45°. В результате процессор должен сначала привести управляемое устройство в положение фронтального осмотра препятствия сенсорами. То есть процессор совершает четыре лишних действия: ведь если бы сенсор изначально увидел перспективу, то процессор сам бы просчитал искажения и выяснил бы нужные расстояния. И можно, конечно, поставить на робота больше сенсоров, лазерных дальномеров или оклеить все углы в помещении магнитными и светоотражающими маркерными лентами, но это, мы считаем, – тупиковый путь развития бытовой робототехники. Гораздо перспективнее развитие программ искусственного интеллекта. Для робота с такой программой на борту будет нужна лишь хорошая видеокамера и чувствительный микрофон, и он начнет уже действительно жить самостоятельной жизнью. Картинка, получаемая с камеры, и звук, улавливаемый микрофоном, будут анализироваться; из повторяющихся образов будут составляться базы данных, стационарные объекты (стены, мебель) будут отделяться от двигающихся (люди, двери, экран телевизора). По мере поступления информации робот будет обучаться и со временем перестанет сшибать углы и прекратит здороваться с кошкой. Вот несколько примеров того, что могли бы делать роботы уже сегодня.
Например, собрав себе в базу 1000 изображений закрытого холодильника, полученных с разных ракурсов и при разном освещении, и зная, что это правильно, робот, получив с камеры изображение, не соответствующее данным, поймет, что дверь открыта, и закроет ее. Или, имея в базе данных коллекцию 1000 различных звуков шипения убежавшего на плите молока, робот, услышав, выключит плиту, включит вытяжку и позовет хозяйку. Для совершения перечисленных действий сегодня уже есть все необходимые программные и аппаратные компоненты. Причем, согласитесь, устройствам, управляемым электроникой, общаться между собой гораздо проще, удобнее и эффективнее, чем нам, людям. Мы имеем в виду общение робота и бытовой техники: многие ее виды и сами являются уже практически роботами, только стационарными. Например, стиральные и посудомоечные машины. И, надо надеяться, не за горами конвергенция всего домашнего технопарка в единую роботизированную структуру. И надежда здесь в первую очередь на Electrolux. Во-первых, как на производителя всех видов техники, во-вторых, как на самую прогрессивную на рынке бытовой техники компанию. И сильно подозреваем, что в недрах их исследовательских центров зреют планы по превращению дома в удобную машину для жизни. Читатель внимательный и в принципе интересующийся данной темой наверняка задается вопросом, как это мы, говоря о роботах, не помянули таких громких имен как ASIMO, SDR-4, PINO, TMSUK и прочих прямоходящих представителей робофауны.
Не беспокойтесь, мы прекрасно осведомлены о работах японских товарищей, но позволим себе высказать такое мнение, что антропоморфность – бесперспективное направление развития робототехники. Все это, конечно, красиво и производит впечатление на впечатлительных, но не несет абсолютно никакого здравого смысла. Согласитесь, что авиаконструктор, проектируя быстрый, грузоподъемный и надежный самолет, не старается сделать его похожим на птицу. Самолеты не машут крыльями, корабли не виляют кормой, а автомобили не перебирают колесами. Суть эффективного конструирования – в адекватном сочетании технологических возможностей и объективных законов природы. Безусловно, когда развитие человеческих технологий позволит создать механизмы максимального соответствия технологиям природным, тогда можно будет подумать о придании роботам гуманоидного внешнего вида. Но, когда сегодня создается робот, единственная цель которого – удержать собственное равновесие, мы считаем это профанацией идеи. Конечно, фирмы Honda и Sony добавили себе PR-очков перед конкурентами, но считать это серьезными разработками в области робототехники мы бы не стали.
На самом деле довольно удачными оказываются прогнозы художников фильма «Звездные войны». Как внешние образы, так и функциональность, например, R2-D2, кажутся более чем востребованы уже для следующего поколения бытовых роботов. По сюжету фильма это был универсальный интерфейс между различными устройствами, и конвертировал все многообразие цифровых форматов для удобоваримого пользования информации хозяином. Также его использовали в качестве мобильного файл-сервера и презентационного устройства. Робот подобного профиля, в принципе, нужен уже сегодня, но в скором будущем, когда локальные домашние сети оцифруют весь наш быт и свяжут его с глобальной сетью, без него будет уже тяжело. Домашние сети еще толком не презентованы ни одним производителем бытовой техники, а война форматов уже началась. Только в Европе насчитывается уже три стандарта, по которым собираются работать сетевые интеграторы. Miele, Siemens и Merloni пока разрабатывают собственные интерфейсы только в рамках своих 5-6 кухонных приборов. А ведь есть еще электроника, а там гордых и независимых торговых марок в разы больше, чем на кухне…
C-3PO тоже, вероятно, сможет найти свое воплощение в реальном продукте в качестве развлекательного устройства, правда, чуть позже. Лет через 20, когда будут оцифрованы уже все информационные ресурсы человечества, и оно, человечество, сможет получать доступ к любой развлекательно-познавательной базе данных, не выходя из дома. C-3PO и будет главным интерфейсом между этой базой данных и человеком. Он сможет артистично прочесть лекцию и продекламировать новости, спеть голосом и в манере заказанного исполнителя, провести экскурсию в музее, поможет разучить танец или движение восточной гимнастики и дрессировать собаку. При этом он же будет и управлять всей техникой в доме, соотносясь с вашими пожеланиями.
Что же касается самого ближайшего будущего, то робототехника продолжит развиваться в обозначенных направлениях – утилитарном и социальном. Первые, скорее всего, получат максимальное развитие в США и Европе, вторые – в Японии. Японцы уже сейчас понасоздавали огромное количество устройств, занятых общением с пенсионерами, детьми и семьями, не имеющими детей. Роботы, полезные в хозяйстве, будут стараться как можно больше сделать по дому. Помимо пылесосения этими задачами станут и мытье посуды, и ремонтные работы, и хождение за покупками. Развитию талантов бытовой робототехники будут способствовать дальнейшие стандартизация и унификация быта. Например, чтобы робот смог собрать со стола посуду и расположить ее в посудомоечной машине, вся посуда должна быть строго определенных размеров и со специальной маркировкой. То же касается и товаров, за которыми робот отправится в магазин. Если мы захотим, чтобы робот оперировал с каким-то предметом, это должен быть специально изготовленный именно для робота предмет. Скорее всего, будет принят некий стандарт, по которому будут сертифицироваться все предметы, с которыми придется общаться робототехнике. Домашняя утварь, упаковки пищевых полуфабрикатов и бытовой химии, мусорные контейнеры будут иметь специальные приспособления для возможности захвата и удержания их механической рукой робота. Понятие о кухонной посуде тоже подвергнется серьезному инженерному пересмотру. Если мы захотим доверить работам приготовление пищи, то и упаковка и маркировка продуктов, посуды и мест хранения всего этого, должны будут соответствовать электронно-механическим представлениям об удобстве и эргономике. А ведь это создание практически полноценной новой индустрии. Измениться должна будет и сама система торговли, хранения и отпуска товаров. Робот будет покупать у робота, робот помогать роботу, робот доставлять роботу.
Но все-таки, что же такое робот мечты, идеал, к которому мы сегодня начали двигаться? Конечно, первое – это робот умный, но при этом безопасный. Человечество почему-то живет под гнетом веры в то, что как только машины поумнеют, они тут же пойдут на нас войной. Еще Азимов начал истерию по этому поводу. Мы вас успокоим: ничего такого не будет. Первые нейрокомпьютеры с «живыми» мозгами человеческое сообщество увидит не раньше 2050 года. Но и это будут не те монстры из фантастических антиутопий, порабощающие человечество. Ведь между понятиями «умный» и «разумный» – пропасть, не поддающаяся осмыслению даже нами, носителями этого самого разума. То умное животное, которое вдруг превратилось в разумного человека, получило свыше некий импульс таинственной энергии, который мы при всем желании не сможем дать самой умной машине. Ведь для того, чтобы выйти за рамки программы, нужно этого захотеть, а машина никогда не сможет захотеть чего-то вне рамок программы.
Во-вторых, чтобы начать войну, нужен лидер. Лидер, не согласный делить свое лидерство с кем-либо. Такие мысли могут прийти в голову только человеку в силу особых биохимических процессов. И если когда-нибудь робот задушит какого-нибудь человека, то знайте: это другой человек так его запрограммировал. Даже в фильме «Терминатор» программа «на войну», заложенная в сеть SkyNet первично была создана человеком. И, в-третьих, мы сами повоевать не дураки, и дадим прикурить любой железяке, пусть только сунется.
Обсуждение статьи >>