HOMO SCIENCE
|
РОБОТЫ И ДРОНЫ
Научно-просветительский проект, в котором физики, химики, биологи и другие ученые рассказывают о практическом применении открытий и исследований, их настоящем и будущем. На основе этих дискуссий мы подготовили цикл мультимедийных материалов с актуальной информацией о пяти направлениях наукоемких технологий.
ЭВОЛЮЦИЯ РОБОТОВ И ДРОНОВ
ТЕМА ВТОРАЯ
ПРОЧИТАТЬ ЗА 11 МИНУТ
ПОСМОТРЕТЬ ЗА 26 МИНУТ
Роботы проводят научные исследования, трудятся на производстве, лечат и консультируют людей и даже могут быть ведущими. Они имитируют животных, а некоторые — похожи на людей. У них, как и у нас, есть сенсорика, позволяющая взаимодействовать с окружающим миром. Но способны ли они уже полностью заменять людей, и если да, то как? Разбираемся с экспертами:
Олег Марченко,
Сергей Флоря
IT-директор Школы робототехники «Лига роботов»
руководитель проектного офиса инновационного развития ФГУП «РосРАО»
Дмитрий Затекин,
капитан команды Hydronautics, создавшей два подводных дрона
|
Заменить себя машинами для выполнения скучных, тяжелых и однообразных работ люди мечтали столетиями. «Оживлению» неживой материи, идее придания технике человекоподобия посвящено не одно литературное произведение. В Средние века сотворение способного двигаться и действовать «человека» из глины больше увлекало людей как чудо и способ приблизиться к Богу. С развитием технологий романтический мотив сменился практическим, изменив и сам подход к задаче — от оживления Голема к созданию человекоподобного робота.
Само слово «робот» с человечеством уже более ста лет. И хотя автоматизированные механизмы давно стали частью настоящего, они по-прежнему воспринимаются как атрибут «фантастического» будущего. Дело в том, что мы привыкли представлять роботов похожими на человека, а шансов встретиться с большинством современных роботов у нас практически нет — их используют на крупных производствах, где людей постепенно становится все меньше.
Замена рутинного труда оказалась нужна не только на фабриках. За экспансией роботов в бытовую жизнь в последнее десятилетие можно следить буквально по сайтам интернет-магазинов: на подмогу роботам-пылесосам пришли роботы — мойщики окон, постепенно роботизируются кухня и доставка товаров, а в Калифорнии и российском Иннополисе проходят испытания роботакси и даже роботизированных тягачей фур.
Отдельным направлением развития робототехники стала наука — роботы помогают ученым собирать данные там, где человеку просто не выжить. Например, без роботов мы бы не увидели фотографии с Марса. Да и на Земле хватает мест, где исследователя приходится заменять машиной — от ядерного реактора и свалки смертельно опасных радиоактивных отходов до морского дна и «внутреннего мира» самих людей, изучение и «ремонт» которого все чаще отдается микро- и наномашинам.
Даже в этом неполном перечислении разнообразие роботов таково, что возникает вопрос: а что же такое «робот» и как отличить его от автомата или компьютера?
Само слово «робот» с человечеством уже более ста лет. И хотя автоматизированные механизмы давно стали частью настоящего, они по-прежнему воспринимаются как атрибут «фантастического» будущего. Дело в том, что мы привыкли представлять роботов похожими на человека, а шансов встретиться с большинством современных роботов у нас практически нет — их используют на крупных производствах, где людей постепенно становится все меньше.
Замена рутинного труда оказалась нужна не только на фабриках. За экспансией роботов в бытовую жизнь в последнее десятилетие можно следить буквально по сайтам интернет-магазинов: на подмогу роботам-пылесосам пришли роботы — мойщики окон, постепенно роботизируются кухня и доставка товаров, а в Калифорнии и российском Иннополисе проходят испытания роботакси и даже роботизированных тягачей фур.
Отдельным направлением развития робототехники стала наука — роботы помогают ученым собирать данные там, где человеку просто не выжить. Например, без роботов мы бы не увидели фотографии с Марса. Да и на Земле хватает мест, где исследователя приходится заменять машиной — от ядерного реактора и свалки смертельно опасных радиоактивных отходов до морского дна и «внутреннего мира» самих людей, изучение и «ремонт» которого все чаще отдается микро- и наномашинам.
Даже в этом неполном перечислении разнообразие роботов таково, что возникает вопрос: а что же такое «робот» и как отличить его от автомата или компьютера?
"
Для нас роботом является то устройство, которое выполняет правила и действует по алгоритму. У него есть сенсоры — определенные датчики или компьютерное зрение. Полученные данные оно обрабатывает, то есть «думает», и далее приходит к какому-то действию, которое предполагает взаимодействие с окружающей средой.
ОЛЕГ МАРЧЕНКО
"
Я считаю, что если человек назвал свою разработку роботом, значит, это робот. Для себя я делю робототехнику на «промышленную», ту, где роботы используются в помещениях — на заводах или в домах, и «экстремальную», когда механизм работает в изменяющихся условиях и должен быть автономен. Типичный пример здесь — агророботы, которые следят за большими полями и должны, помимо своих непосредственных обязанностей, реагировать на препятствия, изменения погоды и пр.
ДМИТРИЙ ЗАТЕКИН
Однозначного определения, как видим, нет. Как до сих пор нет и общего мнения о том, что считать мыслительным процессом машины, где та граница, до которой робот «выполняет инструкции», а после которой — «принимает решения». Дискуссии о роботах и «недороботах», автоматах и манипуляторах будут, вероятно, идти еще очень долго — вряд ли меньше, чем дискуссии о том, есть ли разум у животных и когда человек разумный стал, собственно, разумным.
|
Процесс развития робототехники сильно напоминает процесс эволюции. Дело в том, что круг стоящих перед робототехникой задач непрерывно расширяется, как и круг доступных ей технологий: это диктует и сам технический прогресс, и его последствия.
Все помнят об аварии на чернобыльской АЭС в 1986 году, но мало кто знает, что ликвидировали ее последствия не только люди, но и роботы. Первые роботы-манипуляторы, не рассчитанные на работу в условиях жесткой радиации, быстро вышли из строя, и пришлось в срочном порядке делать новых. Два собранных в Ленинграде робота проработали в Чернобыле по 200 часов каждый, выполнив работу примерно 1000 человек. И этот опыт не был забыт — радиационные аварии, необходимость работать в токсичных и опасных средах являются основными движущими силами развития экстремальной и промышленной робототехники.
Все помнят об аварии на чернобыльской АЭС в 1986 году, но мало кто знает, что ликвидировали ее последствия не только люди, но и роботы. Первые роботы-манипуляторы, не рассчитанные на работу в условиях жесткой радиации, быстро вышли из строя, и пришлось в срочном порядке делать новых. Два собранных в Ленинграде робота проработали в Чернобыле по 200 часов каждый, выполнив работу примерно 1000 человек. И этот опыт не был забыт — радиационные аварии, необходимость работать в токсичных и опасных средах являются основными движущими силами развития экстремальной и промышленной робототехники.
"
Очередной толчок для развития робототехники дала авария на японской АЭС «Фукусима» в 2011-м. Для ликвидации последствий подобных аварий робот должен отличать гамма-излучение от других, распознавать карту и «понимать», как захватить, переместить или отделить друг от друга те или иные предметы. Но самое важное — это система управления и возможность корректировки, которая не позволит оператору и выполняющей действия программе сделать ошибку. Японские коллеги первыми стали оцифровывать сложные объекты в реальном времени, чтобы анализировать полученные данные и давать указания исполняющему механизму.
СЕРГЕЙ ФЛОРЯ
Порой технологические решения заставляет искать экономическая необходимость — и она, в свою очередь, диктует те или иные повороты в развитии роботов. Так, опираясь на опыт разработчиков из Японии, специалисты «Росатома» сделали роботов-манипуляторов для разбора радиоактивных завалов. Сейчас в «Росатоме» есть два антропоморфных робота. Они проходят тестовые испытания в городе Сосновый Бор Ленинградской области.
"
Мы обратились к идее антропоморфности. Сделали один манипулятор, попробовали — оказалось действительно удобно что-то открывать, крутить краны, разделять предметы и разворачивать. И, собственно, пошла эволюция этой системы.
СЕРГЕЙ ФЛОРЯ
"
Это телеуправляемые манипуляторы, которые копируют движения рук оператора, одетого в специальный костюм. Если оператор наклонится, соответственно, и робот наклонится. В «голову» робота встроены камеры, так что оператор видит происходящее «глазами» робота.
Оказалось, что использование такого механизма при работе с высоко- и среднеактивными отходами там, где дозовые нагрузки не позволяют человеку находиться долго, — это существенный выигрыш и с точки зрения безопасности, и по деньгам. А управлять таким роботом оператор учится всего за три-четыре часа.
Кстати, мы заметили, что у людей, которые работают с человекоподобными роботами-манипуляторами, возникает к ним определенная привязанность. Нашим роботам сотрудники дали имена Алексей и Софья, как в «Гардемаринах». У каждого робота есть спецкостюм — такой красивый полиэтиленовый чехол. Так вот, им даже мерки снимают, как людям. И у девушек, которые у нас в спецпрачечной работают, прямо номенклатура есть этих костюмчиков, и они даже какие-то украшения этим роботам делают.
Оказалось, что использование такого механизма при работе с высоко- и среднеактивными отходами там, где дозовые нагрузки не позволяют человеку находиться долго, — это существенный выигрыш и с точки зрения безопасности, и по деньгам. А управлять таким роботом оператор учится всего за три-четыре часа.
Кстати, мы заметили, что у людей, которые работают с человекоподобными роботами-манипуляторами, возникает к ним определенная привязанность. Нашим роботам сотрудники дали имена Алексей и Софья, как в «Гардемаринах». У каждого робота есть спецкостюм — такой красивый полиэтиленовый чехол. Так вот, им даже мерки снимают, как людям. И у девушек, которые у нас в спецпрачечной работают, прямо номенклатура есть этих костюмчиков, и они даже какие-то украшения этим роботам делают.
СЕРГЕЙ ФЛОРЯ
В отличие от животных, которые в процессе эволюции когда-то вышли из воды на сушу, первые роботы появились как раз на суше, но постепенно они добрались и до Мирового океана.
"
Подводные роботы делятся на поисково-спасательных, осмотровых и технических. Первые используются для поиска затонувших объектов, вторые — для их мониторинга, а третьи — для подводных работ, например добычи ископаемых или сборки конструкций.
ДМИТРИЙ ЗАТЕКИН
Спрос на робототехнику постоянно растет в самых разных областях. Современные антропоморфные роботы уже побывали на МКС и даже проникли в духовный мир — казалось бы, самую человеческую область жизни. Так что вопрос о том, как далеко заведет роботов их эволюция, тоже остается открытым.
|
На сегодняшний день только в России насчитывается около 300 компаний — участников рынка робототехники. И понятно, что сконструировать и построить в гараже такого робота, который сможет эффективно работать в зоне повышенной радиоактивности или под водой, могут только специалисты. Но примитивный механизм может собрать даже ребенок.
"
Простой коптер можно собрать из подручных средств. Но чтобы понимать, как это сделать, надо учиться. В кружках «Лиги роботов» дети начинают знакомиться с робототехникой с пяти лет. Сначала они узнают, как крутятся шестеренки, какие есть передачи, как работают те или иные соединения. Затем учатся конструировать простые механизмы и участвуют в соревнованиях. Те ученики, которые всерьез заинтересовались роботами, как правило, выбирают соответствующее направление учебы в вузе и приходят в студенческие конструкторские бюро, а после окончания учебы они становятся полноценными специалистами и занимаются разработкой коммерческих проектов. Сейчас у нас обучается больше 10 тысяч школьников по всей России. Из них девочек, к сожалению, всего лишь 15−20%. Это следствие стереотипов. Но способностей к инженерным специальностям у девочек не меньше, чем у мальчиков. Поэтому, если есть интерес, надо заниматься, стереотипы мешать не должны.
ОЛЕГ МАРЧЕНКО
|
"
Хочется верить, что век наш закончится уже с наличием этих роботов. Конечно, промышленные роботы будут доминировать, и, скорее всего, это будут промышленные консольные манипуляторы, которые будут кататься по цехам и выполнять какие-то задачи.
ОЛЕГ МАРЧЕНКО
"
Сейчас робот завязан на электричество, и пока нет такого энергоносителя, который мог бы дать ему должную продолжительность работы. Когда появятся нужные энергоносители, тогда появятся и сложные бытовые роботы.
ДМИТРИЙ ЗАТЕКИН
Впрочем, и здесь прийти на помощь человеку могут машины — причем не человекоподобные, а самые обычные автомобили. Дело в том, что роботизация вождения — одна из самых популярных и проработанных задач в современной робототехнике отчасти именно потому, что автомобиль выступает одновременно и объектом управления, и источником энергии. Поэтому первых массовых и при этом действительно способных принимать самостоятельные решения роботов человечество, вероятнее всего, встретит не дома, а в водительском кресле собственного автомобиля.
"
Я технооптимист. В области робототехники все очень быстро меняется. Хотелось бы, чтобы роботы стали привычной составляющей бытовой жизни уже в ближайшие десять лет. Очень хочется робота-водителя.
СЕРГЕЙ ФЛОРЯ
Просветительская программа, реализуемая при поддержке Госкорпорации «Росатом» для молодых людей, которые интересуются наукой и технологиями. В фокусе проекта — достоверная информация из мира современной науки, представленная понятным адаптивным языком в виде подкастов, эксплейнеров, курсов и публикаций в актуальном для молодежи интерактивном формате. Контент готовит научная редакция, привлекая ученых, экспертов и популяризаторов науки. В контур программы входят также флагманские проекты: «Ледокол Знаний. Homo Science project» и «Атомный урок» для педагогов и школьников.
