Развитие робототехники активно набирает обороты, она внедряется во все сферы человеческого существования - лечение болезней, разведка на расстоянии, производство всевозможной продукции, охрана домов и предприятий, личная помощь и развлечения. И если N.A.S.A занимается разработками космических новинок, то люди живущие в искусстве отдают предпочтение исследованиям возможностей развлекательной сферы.

Сегодня мы вам покажем изображения роботов, которые появились совсем недавно и освещают новые дороги в наше будущее.

Модель Twendy-One может пользоваться объектами очень хрупкими, он показывает вам свое умение, держа в своих пальцах обычную соломинку из пластика. Её создали ученые из Токио, для того, чтобы помогал людям пожилого возраста.

Робота под названием LEMUR сделали сотрудники N.A.S.A для того, чтобы он мог проводить ремонты различного орудия в открытом космическом пространстве. На фото увеличенная модель Lemur IIa, которая работает над сегментированным телескопом. В последнее время многие секреты N.A.S.A. стали известными общественности.

В медицине роботы скоро станут просто незаменимыми - на фото хирурги используют робот da Vinci для удаления грыжи. В 2008-м году в одной из клиник Женевы (Швейцария) успешно начал работать отдел роботохирургии.

Японцы сейчас создают большинство робототехники. На фото за этим роботом-костюмом HAL наблюдают королева София и король Хуан Карло.. Он показывает, как умеет поднимать грузы до тридцати кг. Также там присутствуют император и императрица Японии.

А эти человекоподобные модели участвуют в первой, за всю техническую историю мира, роботопстановке экспериментального театра с участием людей и робототехники . Происходит это все Осаке, что в Японии.

Во время конференции в Джибути робот-сапер проводил демонстрацию как он кладет возле подозрительной коробки взрывное устройство.

Третий саммит по информационным технологиям в 2008 году, проходящий в Дармшадском уневерситете, посетила Ангела Меркель. На снимке он стоит рядом с выставочным стендом и роботом Bruno.

В Токио есть и в управлении пожарной безопасности. На снимке робот грузит на себя "потерпевшего" в результате террористической атаки. В этих учениях участвовали 11 организаций, включительно с полицейским управлением.

Этот робот с предсказуемым именем RoboLobster, применяется для определения перемен в океанских и морских пучинах. Также он может применяться для обезвреживания подводных мин. Изобрел это биомиметрическое чудо Джозеф Эйерс.

Эта техника разработана NASA для работ на Лунной поверхности. Роботы могут как ездить, так и шагать. Тестируются машины в дюнной пустыне США.

А этот робот создан компанией Toyota, предоставляем вам крупноплановый снимок.

Хирургической системой da Vinci управляет доктор Клиффорд Глюк (отличная фамилия) из больницы в Массачусетсе.

Это изобретение очень поможет людям, которые ограничены в физических возможностях. При помощи джойстика аппарат помогает принять еду, используя для этого ноги, одну руку и челюсти. На фотографии его возможности показывает министр здравоохранения Японии.

Роботы-музыканты, умеющие играть на различных инструментах (музыкальных, естественно). Разработана техника компанией Toyota и снимок сделан в её выставочном помещении.

Этот робот даже умеет пользоваться мобильным телефоном. На выставке 2009-го года в том же Токио он демонстрирует, как при помощи дистанционного управления можно справиться с бандитом, обездвижив его.

Фермер-любитель уже 26 лет собирает роботов. Для своих творений мужчина использует обычный мусор со свалок: гвозди, провода, металлические запчасти и прочий хлам. Зовут мужчину Ву Юлу и на фото его повозку передвигает робото-вело-рикша.

Неизвестно, зачем придумали этого - его функции ограничены имитацией жестов людей. На снимке Berti (так зовут машину) пожимает руку человеку. Увидеть это можно было увидеть в Лондоне, в Музее истории науки.

Это исследования проходят около озера в штате Вашингтон. NASA оспытывают робота K-10 "Red", являющегося исследовательской моделью.

За роботом "Big Dog" (то есть - большая собака) ведут наблюдение солдаты из тайской и американской армии. Действие происходило в Таиланде в 2009-м году, при открытии учений, названных Cobra Gold.

В Ганновере скромный робот-официант Rollin" Justin заваривает чай посетителям выставки CeBIT-2009.

Робототехника на колесах, названная Testudo. На заднем плане английский морской пехотинец.

Эту женщину зовут Клара Ву. Она специалист по продажам БАДов компании Тяньши, неплохо известной и у нас. Женщина ведет наблюдение за мистером Incredible, который является робототехникой 2-го поколения. Создана эта машина для работ в теплицах, например, перемещения разных растений в горшках.

Этот роботозавр (точнее - тираннозавр Рекс) был представлен на токийской выставке.

Учащийся в университете в Токио показывает, как функционирует робот для охраны, зовущийся "bino3". Машина имеет аж четыре глаза из широкоугольных стерео- и двух стерео-фото-теле-камер. Они помогают устройству внимательно следить за разными объектами их наблюдения.

Роботы, за которыми присматривает работник компании Kiva Systems, подвозят разные товары на полки. Все происходило на демонстрации системы, автоматизирующей складскую работу.

Это не маска, это невероятное искусственное лицо, возможности которого показывает представитель компании-изготовителя Hanson Robotics. Это изобретение абсолютно легко изменяет выражение своего "лица".

Во время учений, проходящих в Африке, саперы США изучали в действии робота Talon 3B, управляя им на расстоянии при помощи видеооборудования и мониторов. На снимке машина двигается в сторону мины, которая скрыта в пещаной дюне.

Эти милые мягкие игрушки-тюленята на фото заряжаются электроэнергией. Встретить их можно было на одной из японских выставок в 2008-м году, которая происходила в Японии. Стоят эти обычноговида игрушки около трех с половиной тысяч долларов. Если их гладить, они урчат и создали эту симпатичную робототехнику для того, чтобы сохранять хорошее настроение у пациентов клиник.

Эти роботы промышленного направления помогают создавать автомобили "Samand" на заводе в Иране.

Прогулка робота Rich по садовой аллеле в Тайване. Создала эту робототехнику компания MSI и и представила её в выставочном центре под названием Grand Hills.

На открытии выставки CeBIT, в немецом городе Ганновер, были замечены не только русские сотрудники компании Консультант Плюс, но и канцлер Ангела Меркель, глава компании "Intel" и небезысвестный Шварценеггер, которых вы можете лицезреть на фото около механической руки.

В 2011-м году проводились испытания марсохода MSL. На фото можно увидеть процесс его сборки в 2008-м году. Снимок демонстрирует марсоход NASA еще без установленных мачты, руки и другого оборудования. Устройство имеет шесть колес полметрового диаметра и метровой высоты палубу.

В ближайшие десятилетия всё более совершенные роботы станут незаменимыми помощниками людей и смогут взять на себя обеспечение большей части потребностей цивилизации. Появится огромное количество автономных специализированных роботов, выглядящих совершенно по разному и выполняющих очень разные функции. Роботы будут передвигаться на колёсах, на двух и более ногах, ползком, прыжками и другими способами, причём не только по Земле, но и по поверхности других планет. Роботы будут плавать на поверхности рек и морей и в глубинах океана, летать в воздухе, обеспечивая связь и наблюдение за окружающей средой. Многие роботы будут способны менять свою форму и структуру в зависимости от ситуации. Будут и похожие на человека двуногие и двурукие андроиды, универсальные помощники, созданные для взаимодействия с человеком в обычной среде, помощи ему в повседневной деятельности и отдыхе...

Бакстер – один из самых умных роботов «Rethink Robotics», реально работающий на одной из фабрик в Хэтфилде, США

1. Мобильные индустриальные роботы

В будущем всё больше производственных операций будет роботизироваться. Использование программируемого производства (custom manufacturing) потребует мобильных роботов, способных не только выполнять заранее заданный набор операций на рабочем месте, но и свободно передвигаться по производственным помещениям, переносить между рабочими местами компоненты и готовые изделия и гибко реагировать на изменения в производственном процессе.

Большое количество почти полностью роботизированных фабрик и заводов начнёт появляться уже к 2020. Роботов начнут активно использовать в сельском хозяйстве. На улицах наших городов мы увидим роботов-уборщиков, роботов-погрузчиков.

Большая часть транспорта будет автоматизированной к 2020-2030 году. Сегодняшние автомобили значительно поумнеют: сперва они будут лишь помогать водителям выполнять некоторые операции (сложная парковка, контроль за безопасностью, движение по шоссе), но потом они возьмут на себя весь процесс вождения. Мы увидим полностью автоматизированные логистические терминалы.

Промышленных роботов можно будет использовать в опасной или непригодной для человека среде: морских глубинах, космосе, атомных станциях.

Робот кассир для банка Tokyo Mitsubishi UFJ Ltd. Bloomberg

2. Роботы-администраторы и роботы-клерки

Это роботы, патрулирующие улицы городов, роботы-охранники, роботы-секретари, роботы-кассиры, роботы-операторы и т.п. Причина замены служащих роботами кроется в необходимости быстрого обслуживания. Уже сейчас они спокойно выполняют некоторые функции. Так, в известной сети «Wal-Mart» работают над созданием полностью автоматизированного магазина.

Робот-ассистированная медицинская система «da Vinci» для проведения хирургических операций

3. Медицинские роботы

Роботы будут всё больше использоваться в медицине. В некоторых областях они уже могут работать более эффективно, с большей точностью и меньшей вероятностью ошибки, чем доктора люди. Уже сейчас в операционных комнатах спасают людей целые линейки медицинских систем вроде da Vinci Surgical. Эти механизированные расширения рук хирурга позволяют проводить с десяток сложнейших операций еще точнее и еще надежнее, сводя в будущем к минимум человеческий фактор и ошибки.

Скоро можно будет совместить робохирургов с технологиями диагностирования (экспертные системы уже давно используются для постановки диагнозов, анализа рентгеновских снимков и т. п.). В этой области робототехника соприкасается с телехирургией, удалёнными операциями, выполняемыми человеком по видеосвязи. К 2020 году значительная часть операций будет выполняться роботами, а первые микророботы начнут вести наблюдения над здоровьем людей внутри их тел.

К 2015-2020 активно будут использоваться микророботы, размером в сантиметры и миллиметры. Они будут использоваться не только в медицине, но и в сельском хозяйстве и во многих других областях. Получат распространение нанороботы (наноботы). Нанороботы смогут выполнять строительство нужных структур из молекул и атомов, что позволит обойтись без специальной подготовки исходных материалов. Именно медицинские нанороботы сделают человека не просто нестареющим и неболеющим, но и практически неуязвимым.

Японский боевой робот Kuratas от Когоро Курата

4. Боевые роботы

Будущие вооруженные конфликты будут проходить исключительно с участием роботов. Военные роботы будущего не будут чувствительны к боли и не будут знать страха.На канале «Discovery» уже сейчас можно увидеть массу программ об американских военных роботах. CIA использует дроны уже много лет, и по информации «Washington Post» они несут ответственность за смерть двух тысяч человек в Пакистане за последние десять лет.

Вопрос о вооруженных роботах становится настолько реальным, что в прошлом году 87 стран Организации Объединенных Наций приняли участие в специальной конференции, чтобы обсудить запрет на использование вооруженных роботов в военное время.

PR2 жарит блинчики на кухне лаборатории Института искусственного интеллекта в Бремене, Германия

5. Персональные роботы

Персональные роботы в очень скором времени повторят судьбу персональных компьютеров и смартфонов, изменив нашу жизнь раз и навсегда.

Бытовые роботы

Сегодня уже пользуются большим спросом небольшие бытовые роботы, такие как чистильщики бассейнов или домашние уборщики. В продаже на сегодняшний день уже есть домашний робот, который способен узнавать лица, распознавать мимику, выполнять некоторые функции секретаря, домашнего сторожа, сиделки и даже дворецкого. Большой популярностью пользуется у престарелых людей. В нужное время робот способен напомнить о приеме лекарств и даже сам поднести их. В целом, по мнению японских и западных аналитиков, данную модель и ее дальнейшие модификации ожидает большое будущее.

Известный на сегодня робот ASIMO относится к классу человекоподобных роботов. Он способен бегать, прыгать, забираться по лестнице и выполнять ряд достаточно сложных задач. Например, ASIMO может работать барменом или официантом, что позволяет использовать его не только в качестве личного робота, но и в качестве помощника в малом бизнесе. Ведь персональные роботы будущего будут способны выполнять не только работы по дому от уборки до починки аппаратуры, но и вполне будут способны помогать зарабатывать деньги, что окупает саму идею приобретения.

На российском рынке стоимость личного робота составляет порядка 320 тысяч евро, так как в мире насчитывается пока что чуть более двух десятков подобных помощников. Их «потомки» смогут ходить на работу вместо нас. Или же они смогут зарабатывать деньги для своего хозяина другим способом.

Группа роботов «Compressorhead» исполняет рок на ярмарке во Франкфурте, Германия

Роботы-аниматоры

Неотъемлемым атрибутом нашей жизни будут роботы-аниматоры - роботы, способные полноценно взаимодействовать с человеком и заряжать его положительными эмоциями: роботы-спортсмены, роботы-актеры, роботы-танцоры, роботы-художники, роботы-питомцы, роботы-любовники...

Кремниевая жизнь

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.

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.

Беспроводная клавиатура и мышь позволят владельцу 912-го работать как с обычным настольным компьютером.

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 пообещала, что представит первого наноробота-ассемблера до 2010 года.

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.

Роботы становятся всё популярнее, а еще умнее, сильнее, быстрее и гибче: в 2017 году робот Atlas из Boston Dynamics впервые успешно сделал сальто назад . Вот тренды, которые определят развитие этого рынка в ближайшее десятилетие.

Бизнес будет диктовать условия

Всё это означает, что робототехника, автоматизация и ИИ становятся привлекательным направлением для инвесторов. По оценкам аналитической компании Research and Markets, к 2021 году в робототехнику вложат $226 млрд. Компаниям стоит быть открытыми к новым технологиям и постепенно внедрять их в свой бизнес, иначе он просто не выживет.

Роботы-помощники станут умнее

Роботы уже приходят в жилые дома и решают все более сложные бытовые задачи: обеспечение безопасности, уход за пожилыми и детьми, минимизация усилий на ежедневную рутину. Пока вы не сможете поручить им все свои дела - от походов по магазинам до приготовления пищи, - но ситуация, в которой робот помогает поднимать тяжести или позволяет ходить человеку с нарушенными двигательными функциями, - реальна.

Дизайн Экзоатлета от Студии Лебедева, июнь 2017

Роботы становятся все более значимой частью нашей жизни: они уже помогают нам сделать выбор в онлайн-магазинах, пылесосят наши дома и ассистируют врачам во время операций. Будущее уже наступило: искусственный интеллект уже берет на себя функции сотрудников многих компаний и специалистов целых сфер, в бизнесе. Многие боятся победы роботов над человеком, но эксперты уверены , что машины никогда не смогут заменить людей - из-за отсутствия чувств. ИИ лишь улучшит качество нашей жизни.

31 октября 2016 в 10:43

Роботы будущего будут обучаться благодаря любопытству и самостоятельному определению целей

• Робототехника ,
• Искусственный интеллект ,

• Перевод

Представьте себе, что друг просит вас помочь прибраться в его комнате, полной разных вещей и мебели. Но представьте также, что помогать вам в этом он не будет, а просто опишет вам, показав фотографии, то, как ему хотелось бы, чтобы его комната выглядела в итоге. Задача может показаться скучной, но любой из нас справится с ней. Будучи детьми, мы открывали новые объекты, научились распознавать их и выработали навыки обращения с ними. Подталкиваемые любопытством, мы постепенно нарабатывали визуальное, внимательное и сенсорно-моторное знание, позволяющее нам, взрослым, обращаться с нашим физическим окружением по нашему выбору.

Сегодняшние роботы не приспособлены для таких задач. Представьте гуманоидного робота, помогающего прибираться в комнате. Допустим, вы показали роботу комнату в нормальном, убранном состоянии, и когда в ней наступил беспорядок, вы приказываете роботу убрать её до первоначального состояния. В таких условиях было бы очень утомительно учить робота тому, куда направлять внимание, и как управляться с каждым из объектов, чтобы положить его в правильной позиции на нужное место, или как выстроить последовательность действий.

И хотя ежегодно появляются новые, сложные роботы и продвинутые алгоритмы, выполнение сложных обязанностей и поиск неизвестных решений для разных задач требует утомительного программирования деталей, связанных с моторикой нижнего уровня. В лучшем случае роботы способны обучиться небольшому набору негибких действий. Сравнивая сегодняшние достижения ИИ с биологическим интеллектом, мы увидим, что у ИИ всё ещё есть ограничения в автономности и гибкости.

Роботы будущего должны будут уметь учиться автономно постигать своё окружение, то есть, самостоятельно определять цели и эффективно получать навыки для их достижения, на основании приобретения, изменения, обобщения и рекомбинации полученных ранее знаний и навыков. Это позволит им, с небольшим дополнительным обучением, менять окружение с текущего состояния до широкого спектра конечных состояний, заданных в качестве цели пользователем. Вопрос в том, как мы можем создать роботов будущего, способных справиться с такой задачей?

Проект GOAL-Robots

В поисках ответа на этот вопрос и был начат проект, важный для применения ИИ – европейский проект, курируемый лабораторией материализованной вычислительной нейрологии (Laboratory of Computational Embodied Neuroscience , LOCEN), итальянской исследовательской группой, базирующейся в Институте когнитивных наук и технологий, принадлежащем итальянскому государственному исследовательскому комитету (ISTC-CNR).

Проект "GOAL-Robots – целевые автономные обучающиеся роботы открытой системы" попал на первое место в списке 11 проектов, получивших финансирование среди 800 участников конференции EU FET-OPEN call (Future Emergent Technologies), и является частью исследовательской программы Horizon 2020 EU. LOCEN и её научный руководитель Жанлука Бальдассар будут координировать консорциум, включающий ещё три важных европейских исследовательских группы:

1. Лаборатория психологии и восприятия (LPP) из Франции, под руководством Кевина О"Регана, работающая в Парижском институте неврологии и когнитивных наук имени Декарта, будет проводить эксперименты, связанные с приобретением навыков и целей у детей.

2. (FIAS) в Германии, под руководством Йохена Триша , сконцентрируется на разработке визуальных систем и моторики по подобию биологических.

3. Группа специалистов по робототехнике под руководством Яна Питерса , Дармштадтский технический университет (TUDa) в Германии будет заниматься демонстрацией роботов для проекта.

GOAL-Robots следует за предыдущим европейским проектом IM-CLeVeR («внутренне мотивированные кумулятивно обучающиеся универсальные роботы»), в котором LOCEN с предыдущими партнёрами изучали роль внутренней мотивации (ВМ) в побуждении самостоятельного обучения как в живых организмах, так и в роботах. Научное исследование ВМ началось с наблюдения за тем, как дети из любопытства исследуют и взаимодействуют с окружающим миром, получая знания о том, как работают вещи, и приобретая большой репертуар сенсорно-моторных навыков для взаимодействия с ними.

Если любопытство и ВМ являются основой универсальности и адаптивности человека, то ИИ с архитектурой и алгоритмом, эмулирующими ВМ, могут помочь в создании «мотивационного двигателя», который будет вести роботов через автономный открытый процесс обучения, не требующий постоянного программирования и тренировки людьми.

GOAL-Robots также добавляет важный компонент для разработки открытого обучения роботов: цели. Цель – это внутреннее представление личности о мире, состоянии тела или событии, или наборе событий, имеющее два важных свойства. Первое, личность может вызвать это представление даже при отсутствии восприятия соответствующего состояния мира или события. Второе, этот вызов обладает мотивационным эффектом, то есть он может повлиять на выбор, фокусировку внимания личности и поведение, и вести его процесс обучения к достижению цели. Возможность создания мотивационных целей по желанию, пусть и абстрактных, и их использование для выбора действий и обучения, это ключевой элемент поведенческой гибкости и возможности обучения биологических личностей. Участники проекта верят, что обеспечение роботов подходящими для формирования и преследования обучающих целей механизмами радикально увеличит их потенциал самостоятельного обучения.

Задачи и идеи

Идея проекта в комбинации механизмов, связанных с ВМ и мотивирующей силы целей. В частности, ВМ будет стимулировать роботов на самостоятельные открытия новых интересных событий, произошедших благодаря действиям их самих. Роботы будут исследовать своё окружение под влиянием любопытства и для самостоятельной постановки всё более сложных целей, и использовать их для получения различных навыков в открытом стиле.

Открытый процесс получения способностей требует сложных механизмов и интеграции различных компонентов архитектуры. В частности, роботам нужно будет получать новые навыки без нарушения предварительно полученных, и в то же время, повторно использовать предварительно полученные навыки для ускорения получения новых (передача знаний). Кроме того, им нужно будет научиться комбинировать предварительно полученные навыки для создания более сложных. Это самые важные задачи ИИ на сегодня. Для их решения проект будет использовать передовые алгоритмы, как для обработки сенсорной информации (например, при помощи сетей глубокого обучения), так и для организации и использования знаний, относящихся к моторике (например, с использованием динамических примитивов движений и нейросетей с эффектом эхо ).

Все механизмы, связанные с разными частями процесса обучения, необходимо будет интегрировать в одной управляющей архитектуре: высокоуровневые процессы формирования целей будут объединены с мотивационными слоями, в которых, на основе ВМ, робот будет формировать и выбирать цели. Цели будут постепенно связаны с нижним уровнем контроллеров, чтобы робот смог вспоминать приобретённые навыки для достижения требуемых целей и строить более сложные навыки на основе комбинации предыдущих. Перенос знаний между разными умениями будет интегрирован с учётом необходимости устранить взаимные помехи, и так далее. Эти механизмы пригодятся не только для фазы самостоятельного обучения, но и для возможности использования полученных знаний пользователем.

Каждый год проект будет представлять «робота-демонстратора», и сложные роботизированные платформы (типа iCub или Kuka) будут управляться архитектурами, разработанными в проекте для решения задач возрастающей сложности. Эти демонстраторы не только покажут подвижки в проекте, но и станут критериями для сравнения прогресса в разработке самостоятельных роботов.

Итоговый демонстратор должен будет столкнуться с задачей, сформулированной в начале статьи: возможно ли, чтобы робот демонстрировал универсальность и приспособляемость, сходные с человеческими, взаимодействуя с реальным миром? В частности, роботам дадут задание: а) изучить соответствующее порядку положение нескольких объектов, находящихся в контейнерах и на полках, и б) воспроизвести это состояние после того, как пользователь передвинет и поменяет объекты местами.

Если проект GOAL-Robots выполнит свои обещания, вам уже не нужно будет беспокоиться насчёт ленивых друзей: когда они попросят у вас помощи, вы просто попросите помочь им своих искусственных друзей!