О них люди мечтали еще с древних времен, и вот сейчас эти механизмы входят в наше общество с огромной скоростью. Роботы – это автоматизированные машины, которые способны выполнять функции человека при взаимодействии с окружающим миром.
Основное их предназначение – сделать нашу жизнь более комфортной, улучшить условия труда, освободить «руки» от сложных рабочих процессов и увеличить производительность.
Но, кроме того, умные машины все больше задействуются в военной отрасли, медицине, сфере обслуживания и потребительском секторе.
И если ранее они выполняли только повторяющиеся рутинные задачи по программе, то сейчас их уровень достиг новых вершин, позволяя взаимодействовать с нами, общаясь на своем машинном языке, понимать наши жесты и эмоции. Роботы чаще всего встречаются в промышленности, где с их помощью удалось полностью автоматизировать большинство производственных задач. Таким образом, развиваясь от простых вспомогательных механизмов, роботы имеют все шансы влиться в наше общество и стать нашими друзьями. Кроме того, используя специализированные площадки уже сейчас каждый желающий имеет возможность влиять на индустрию, создавать свои программы и добавлять новые функции к роботам.
История развития
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. Отметим несколько интересных фактов из истории развития роботов. Есть свидетельства, что прообразами нынешних роботов были механические фигуры, найденные в записках арабского изобретателя Аль-Джазари примерно в 1136 – 1206 годах.
Чертеж представлял модель механического рыцаря, который может сидеть, стоять, двигать руками, головой и, возможно, захватывать предметы. Первым, кто представил чертеж человекоподобного робота, был великий Леонардо да Винчи примерно в 1495 году. Но так и неизвестно, пытался ли да Винчи воплотить в реальность этот механизм.
Самый известный из них – робот «испанский монах», который был изобретен примерно в 1560 году механиком Хуанело Турриано для императора Карла V. В 16-17 веке в Западной Европе инженеры начали конструировать автоматоны — заводные механизмы наподобие человека, которые могли выполнять довольно сложные действия. Автоматон был около 40 см в высоту, способный ходить, бить себя в грудь рукой, кивать головой и даже преподносить деревянный крест к губам.
К примеру, в 1738 году французский инженер Жак де Вокансон собрал первого в мире андроида, способного играть на флейте. Более заметный прогресс в робототехнике наблюдался в 18 веке.
В 1898 году известный физик Никола Тесла представил общественности миниатюрное радиоуправляемое судно. С 19 века изобретения стали приобретать более практический смысл. Но в дальнейшем его идеи стали воплощаться в жизнь и приобрели широкое применение. Первоначально это изобретение казалось немного причудливым.
Примечательно, что Чапек назвал этим словом не машины, а живых людей, создаваемых на специальной фабрике. 1921 год – механизмы, наконец, обрели четкий термин «робот» благодаря чешскому писателю Карлу Чапеку и его пьесе под названием «Россумские Универсальные Роботы». Но термин закрепился в науке и дал жизнь всем автоматизированным устройствам.
Эти роботы копировали движения рук человека, находящегося в безопасном месте. В середине 20 века, в частности, в 1950-ых стали разрабатываться механические манипуляторы для взаимодействия с радиоактивными материалами.
С тех пор Япония начала вовсю стремиться стать мировой столицей робототехники, и ей это удалось. В 1968 году японской компанией Kawasaki Heavy Industries, Ltd был произведен первый промышленный робот. Несмотря на то, что роботы изначально разрабатывались в США, они импортировались в Японию в малых количествах, где инженеры изучали их и применяли в производстве.
Технический прогресс двигался в направлении совершенствования систем управления. Коммерческое распространение роботов началось с 1980-ых годов. 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.
Препятствия
Это связано с рядом факторов. Несмотря на всю полезность технологии, роботы пока не используются повсеместно, как это зачастую нам показывают во многих фантастических фильмах. Роботы воспринимают мир иначе и пока неспособны даже отличить стул от стола, чего уж говорить о постоянно меняющихся условиях нашей жизни. Во-первых, для этого просто не готова наша инфраструктура: дороги, улицы, здания и наши дома.
В конце концов, если не сами роботы, то кто-то другой должен нести ответственность за их действия. Во-вторых, не готова правовая система государств: использование роботов требует соответствующих законов, чтобы они «мирно» сосуществовали с нами.
Эти опасения слишком сильно сдерживают исследование и распространения робототехники. 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.
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. Конечно, не стоит отрицать, что есть масса глобальных рисков, которые могут возникнуть при использовании сверхчеловеческого разума, не запрограммированного на безусловную лояльность к человеку. Нужно только научиться правильно пользоваться этими возможностями.
Роботы сегодня
Манипуляторы, работающие на заводах, варьируются от размеров и функциональности в зависимости от типа выполняющей задачи – сборочные, сварочные, режущие, красящие. Как уже упоминалось, наибольшей отраслью, где используется робототехника, является промышленность, в частности, автомобилестроение. Компаниями-лидерами в промышленной автоматизации являются – KUKA (Германия), Fanuc (Япония), Kawasaki (Япония), ABB (Швейцария), Denso (Япония) и другие. Наряду с ними на производстве можно встретить разгрузочно-погрузочных роботов, упаковщиков, сортировщиков, формовщиков и прочие механизмы, заменяющие человека в рутинных повторяющихся задачах.
Это манипуляторы компании Universal Robots, а также промышленные роботы нового поколения Baxter и Sawyer от Rethink Robotics. Наряду с этим новых масштабов приобретает рынок совместных роботов, которые могут работать с людьми на одной производственной линии, не причиняя им вреда.
Сейчас ближе всего к беспилотным машинам находится служба такси Uber. В последние годы весь мир внимательно следит за разработкой автомобилей с автономным управлением, которые будут перевозить людей без их участия в процессе. Но прогресс в разработке технологии регулярно демонстрируют такие производители, как Ford, Mercedes, Toyota, BMW и Tesla.
Зачастую, это радиоуправляемые тракторы и плуги, но все более широкого применения приобретают беспилотные летательные аппараты, которые аграрии используют для картографирования своих угодий и регулярного осмотра культур. Роботы также активно используются в сельском хозяйстве.
Безусловно, первое место здесь принадлежит роботам-пылесосам, которые стали незаменимыми помощниками по уборке в доме. А какие роботы служат в быту? Последние модели производителя отличаются улучшенной навигацией и сопряжением со смартфоном. Лидером среди производителей этих устройств является американская фирма iRobot и её пылесосы Roomba. Данное дополнение открывает новые возможности для обычных пользователей, которые могут через специальные приложения добавлять роботам больше функций.
За бассейнами ухаживают небольшие колесные роботы, которые самостоятельно передвигаются по дну водоема, чистят стены, ступени и фильтруют воду. Для ухода за газонами служат автоматизированные газонокосилки, которые оснащены массивом датчиков для безопасной езды и стрижки травы на больших площадях.
Дроны используются для самых различных задач – от развлечения до наблюдения и профессиональной видеосъемки. Кроме того, растущего числа набирают беспилотные летательные аппараты, которые давно перешли от исключительно военного применения к гражданскому. Их последний аппарат Spark считается самым совершенным селфи-дроном, запускаемым и управляемым жестами. Лидерство в этом секторе за китайским производителем DJI.
Если раньше такая «автоматизация» заключалась в хлопанье ладошами чтобы включить свет, то сейчас человеку вообще не нужно ни за чем следить – вся власть в руках электронного управдома, роботизированного центра управления, которому подчинены все домашние устройства от систем безопасности и освещения до кофеварки и стиральной машины. Все большего распространения также приобретают системы умного дома.
К примеру, ему необходимо настроить работу стиральной машины на время, когда счетчики работают в режиме «ночь», чтобы экономить расходы на электроэнергию. Более того, пользователь может сам добавлять функции в систему, которые ему нужны. Для этого нужно сконструировать соответствующее приложение для смартфона, который поможет оставаться на связи с домом и управлять домашней автоматизацией практически с любого места.
Или роботы-помощники, которые выступают в роли органайзера, будильника, мультимедиа проигрывателя. Вспомогательным гаджетом может выступать эхо-колонка (Amazon Echo, Google Home и другие), позволяющая с помощью голосовых команд управлять всей техникой в доме. А благодаря открытому доступу к программированию, из них можно сделать отличных помощников для учебы детей, развлечения пожилых и даже игрушек для домашних животных. Будучи подключенными к Интернету, они сообщают о погоде, рассказывают новости, предоставляют информацию о пробках в вашем городе и прочее.
Однако до идеального образа, созданного человеческим воображением, умным машинам еще очень далеко. Как видите, роботы уже вошли в нашу жизнь в виде разнообразных умных гаджетов, бытовых приборов и смарт-систем. Но инженеры упорно стремятся к тому, чтобы сделать машины по-настоящему дееспособными, а взаимодействие с ними более легким, естественным и главное – доступным обычному человеку. Все что они могут – выполнять запрограммированные человеком команды.
Прогнозы на будущее
Мир, в котором можно учиться и работать, не выходя из дома. С каждым годом эксперты и аналитики представляют нам новый мир, где на смену вере в сверхъестественное придет вера в науку и технику. Интернет размоет границы между странами, а роботы будут делать за нас практически все.
При этом, лидерство на рынке займут бытовые роботы, обогнав промышленных и военных. Если верить статистическим данным организации Tractica, число потребляемых человечеством роботов достигнет 31,2 млн единиц по всему миру к 2020 году.
Эти устройства будут обращаться к сервисам и данным в Сети, что позволит людям строить новые бизнес-планы для обслуживания этих подключенных устройств. Ученые прогнозируют, что уже к 2018 году Интернет вещей будет насчитывать около 6 млрд подключенных устройств. 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. К 2020 году 40% взаимодействий с мобильными устройствами будут осуществляться через «умных» агентов.
А беспилотные автомобили заполнят полностью дороги в 2033 году. 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.
Основная из них – жесткие ограничения правительств государств в принятии робототехники, которые сопровождаются нехваткой стандартов качества и безопасности продукции. Какими бы утешительными или наоборот пугающими не были прогнозы, перед учеными и инженерами стоит еще ряд проблем.
Дороговизна материалов и оборудования для производства не позволяет производителям снижать цены на своих роботов. Еще одна проблема, которую нужно решить перед тем, как роботы будут массово внедрены в жизнь – это доступность программного и аппаратного обеспечения. 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.
Это связано в первую очередь с нехваткой информации о том, каких достижений добился научно-технический прогресс. Плюс ко всему, обычные люди пока не готовы морально к принятию роботов, похожих на них. Некоторые до сих пор воспринимают слово «робот» как что-то вроде «Терминатора» или дроида из «Звездных войн». Вдобавок к этому у людей сложилось ошибочное мнение о роботах, которые были неоднократно представлены в научно-фантастических фильмах. 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.
Роботы в концепции IoT
Это единая сеть, которая соединяет окружающие объекты реального мира с виртуальными. Робототехника также затрагивает область столь нашумевшего сейчас направления – Интернета вещей.
К примеру, «умные» шторы, которые сами регулируют свою прозрачность в зависимости от уровней внешнего и внутреннего освещения. Как это происходит: сенсоры вводятся во все подключенные к сети устройства, что позволяет им взаимодействовать с внешним миром. Таким образом, техника начинает подстраиваться под ежедневную жизнь пользователя и управляться исходя из его потребностей. Или холодильник, который самостоятельно регулирует температуру в разных отсеках, основываясь на том, какие продукты вы берете чаще всего.
Это более тесная интеграция реального и виртуального миров, в которых производится общение между людьми и устройствами. Интернет вещей – это не просто объединение различных приборов и датчиков через проводные и беспроводные каналы.
Ученые уверены, что в будущем эти системы станут активными участниками информационных и социальных процессов, а также бизнеса, где они смогут взаимодействовать между собой, обмениваться информацией об окружающей обстановке, реагировать и влиять на внешние процессы без вмешательства человека.
Но что же нужно для осуществления этой концепции? На этом фоне появляется концепция Social IoT, которая предполагает объединение людей, роботов и устройств в одно информационно-правовое поле. Дело в том, что самой главной проблемой в данной области на сегодняшний день является отсутствие государственных стандартов, что затрудняет возможность применения предлагаемых на рынке решений, а также сдерживает появление новых.
Это даст возможность полноценно управлять не одним роботом, а безопасно впустить в наше общество иную цивилизацию машин и жить в гармонии с ними. Но кроме стандартов безопасности, необходимо создать доступные механизмы взаимодействия между роботами и людьми для управления и контроля.
Хотите, чтобы робот-пылесос пел ваши любимые песни? Такие пользовательские программные сервисы, к счастью, скоро появятся и будут доступными, позволяя даже новичку добавлять к своему роботу новые интересные задачи. Для этого достаточно будет воспользоваться набором готовых базовых инструментов. Почему бы и нет.
При этом не нужно будет тратить свои ресурсы на создание базовых инструментов, а только фокусироваться на основной задаче. С помощью API программы каждый желающий сможет быстро создавать и комбинировать множество своих вариантов решений.
А если оснастить его видеокамерой, он сможет выступать в роли охранника. Уже в ближайшем будущем вы сможете подключить программу, выбрать готовое приложение и сделать свой робот-пылесос говорящим и поющим. Но самое главное, что с помощью большого набора программных инструментов у вас появится возможность писать собственные уникальные приложения, чтобы добавлять бытовым роботам больше новых функций.
Таким образом, будет создана большая экосистема инструментов и возможностей, которые будут пользоваться ежедневно людьми со всего мира. Стоит также отметить, что каждый отдельно взятый продукт стороннего разработчика на представленной базе будет иметь возможность привлекать к себе пользователей всей системы и распространять свой продукт.
Заключение
Мы видим, как современные технологии постепенно объединяют людей и умные машины в одну большую социально-аппаратную сеть. В заключение стоит отметить, что по мере того как наш мир будет наполняться роботами, навыки общения с ними будут не менее полезны чем навыки общения с людьми. И это только начало сложного, но очень увлекательного путешествия в будущее.
Источник