Почему невозможно создать мыслящего робота?

Двусторонняя обратная связь

Начиная с середины 20 века область применения роботов расширилась. Рутину и грязь дополнили несовместимые с жизнью условия, сверхнагрузки, сверхзадачи. Появился и опыт преодоления таких ситуаций: аварии на АЭС, освоение шельфов, работа в открытом космосе. Люди осознали свои ограничения, и необходимость сверхлюдей или роботов с человеческими способностями стала очевидной.


«Развитие „способностей“ роботов считывать информацию извне создает новые возможности их применения не только в промышленности, но и в других средах, которые не определены и где необходима связь робота с реальностью», — отмечает Алиса Конюховская, исполнительный директор Национальной Ассоциации участников рынка робототехники.

От точности обратной связи, поступающей от дистанционно управляемого робота, зависит его адаптивность и эффективность. Для выполнения сложных действий на расстоянии, например, в космосе или труднодоступных районах планеты, робот должен точно передавать оператору «ощущения», а также без задержки воспроизводить мелкую моторику человеческой руки.

HaptX, Shadow Robot Company, SynTouch и «роботизированные руки»

Решая эту задачу, американский стартап HaptX (ранее известный как AxonVR) разработал высокотехнологичные тактильные перчатки, имитирующие человеческое прикосновение. Разработчики использовали микрофлюидную технологию и систему отслеживания движения, что позволяет пользователям перемещаться в виртуальной реальности и чувствовать виртуальные объекты руками. Ощущение реалистичного прикосновения обеспечивает 130 тактильных датчиков. Перчатки работают с гарнитурой VR и трекером, подключенным к центральному блоку управления, программное обеспечение HaptX поддерживает Unity и Unreal Engine 4.

Летом 2019 года HaptX, Shadow Robot Company и SynTouch представили совместную разработку — роботизированные руки. Оператор, надев сенсорные перчатки, может выполнять на расстоянии точные манипуляции с предметами — роботизированные руки точно и без временной задержки повторяют движения пальцев, кистей и рук оператора. Человек также получает точные тактильные ощущения, в том числе чувствует силу, с которой робот прикасается к предмету — давление при захвате предмета передается с помощью заполненных воздухом трубок, идущих до кончиков пальцев.

Федор, Алекс, Маленький Гермес и человек как донор рефлексов

По словам Алисы Конюховской, полет робота Федора в космос и выпуск компанией Promobot андроида Robo-C (робота Алекса) стали самыми яркими событиями российского рынка робототехники за последние несколько месяцев.

Новый шаг в развитии антропоморфных роботов недавно сделали разработчики Массачусетского Технологического Института и Университета Иллинойс-Шампейн.

Созданный ими двуногий робот Маленький Гермес способен использовать двигательный интеллект человека и его рефлексы для корректировки своего положения в пространстве и движений. Ученые смогли динамически синхронизировать движения двуногого робота и оператора посредством двусторонней обратной связи. Маленький Гермес подключен к оператору, который стоит на чувствительной к давлению пластине и одет в жилет, обеспечивающий обратную связь. Если робот сталкивается с неожиданным уклоном, оператор чувствует давление, указывающее на наклон, и рефлексивно делает правильное движение. Робот синхронно повторяет его и благодаря двусторонней обратной связи сохраняет равновесие.

2 Домашний робот Mayfield Robotics Kuri

Компания Mayfield Robotics, принадлежащая Bosch, представила на CES домашнего робота Kuri. По словам производителя, обладая индивидуальностью и мобильностью, Kuri «добавит искорку в каждый дом». Робот оценен производителем в $699.

Робот оснащен камерой с поддержкой видео 1080p и массивом микрофонов. Он понимает контекст происходящего, узнает предметы обстановки и людей, может отвечать на вопросы, используя выражения «лица», движения головой и звуки.

Оснащение робота также включает два громкоговорителя, интерфейсы Wi-Fi и Bluetooth. Робот может воспроизводить музыку, рассказывать детям сказки на ночь, следовать за пользователем, проигрывая подкасты. Разнообразные датчики помогают роботу обходить препятствия. Предусмотрена интеграция Kuri в умный дом с помощью IFTTT.

Робот высотой 50 см и массой около 6 кг может работать автономно несколько часов, а когда приходит пора зарядить аккумулятор, Kuri сам возвращается к зарядной станции.

Может ли существовать «электронная личность»

Личность – это, прежде всего, понятие, характеризующее человека, который имеет свою индивидуальность. Эта индивидуальность раскрывается в ходе взаимодействия с другими людьми. Конечно, трактовок понятия «личность» сегодня немало, но давайте будем отталкиваться от приведённого как от более обобщённого.

Теперь, основываясь на этом понятии, давайте попробуем понять, что же будет «электронной личностью». Для начала нам нужно понять, обладает ли такая личность индивидуальностью? Да, почему бы и нет! У робота может быть своя индивидуальная программа, которая может обучаться в процессе взаимодействия с людьми, получая свой уникальный опыт. Но кроме наличия индивидуальности необходимо умение взаимодействовать с социумом и как-то себя проявлять… как личность в привычном для нас значении. На первый взгляд может показаться, что действительно робот может общаться с человеком и, используя свой полученный опыт, проявлять свою индивидуальность. Однако этого мало, ведь мы ещё не упомянули 3 атрибута личности.

Новый робот Atlas Boston Dynamics

Разработчики добавили в робота-гуманоида аккумулятор емкостью 3,7 кВч, который может обеспечить ему час автономной работы, включающей в себя перемещение и некоторые другие действия. Кроме того, для компенсации увеличения массы за счет установки аккумулятора инженерам пришлось использовать более легкие материалы при создании корпуса Atlas. Также создатели добавили в робота беспроводной модуль для связи и улучшили его подвижные части, увеличив свободу передвижения гуманоида. Его рост уменьшили до 1,5 метра, а вес — до 75 килограмм, чтобы было легче выполнять маневры. Инженеры хотели сделать робота максимально легким и прочным, многие его делали разработаны с нуля разработчиками из Boston Dynamics и напечатаны на 3D-принтере. Такого больше ни у кого нет.

С тех пор создатели робота занимаются тем, что улучшают его систему навигации и обучают его новым движениям, которые потенциально могут пригодиться ему при работе в трудных условиях. Так, в прошлом году Atlas научился разворачиваться в прыжке на 360 градусов — прямо как гимнаст. Как же ему все это удается?

Какой робот в мире самый крутой? Atlas!

Группа инженеров Массачусетского технологического института в 1992 году создала компанию Boston Dynamics. В 2013 году её купила Google, но спустя три года продала Boston Dynamics компании SoftBank – дескать, в ближайшие три года коммерчески успешных роботов ждать не стоит.

SoftBank, которая ранее поглотила разработчика процессоров ARM, в перспективы Boston Dynamics поверила. И компания всё же стала лидером в сфере робототехники, доказав: не всё можно измерить коммерческим успехом.


Atlas движется лучше нас с вами. Он уже научился ходить, бегать по лесу, отжиматься, даже запрыгивать на ступени. И стал первым роботом, который умеет делать сальто назад:

Параллельно с Atlas инженеры работают над роботизированными животными: роботами-собаками Spot, Spot Mini, BigDog и LittleDog, самым быстрым в мире четвероногим роботом Cheetah и др.

Значительную часть роботов создают для DARPA – Управления перспективных исследований Минобороны США.

Анализ существующих алгоритмов компьютерного зрения

  • одной или нескольких камер
  • вычислительного комплекса
  • Программного обеспечения, которое предоставляет инструменты для обработки изображений
  • Каналов связи для передачи целевой и телеметрической информации.

Получение изображенийПредварительная обработка

  • Удаление шума или искажений, вносимых используемым датчиком
  • Размытие изображения, используемое с целью избавления от мелких артефактов, возникающих во время работы камеры, элементов декомпрессии, шума, и т.д.
  • Улучшение контрастности для того, чтобы нужная информация могла быть обнаружена с большей долей вероятности
  • Изменение экспозиции для отсечения теней или пересвеченных элементов
  • Масштабирование или обрезка для лучшего различения структур на изображении.
  • Перевод изображения в монохромный формат или изменение его разрешения для большего быстродействия системы

Выделение деталейДетектирование

  • Выделение определённого набора интересующих точек по цвету, количеству обособленных пикселей, схожих по какому-то признаку(кривизне фигуры, цвету, яркости и т.д.)
  • Сегментация одного или нескольких участков изображения, которые содержат характерный объект.

Высокоуровневая обработка

  • Фильтрация значений по какому-либо критерию
  • Оценка таких параметров, как физические размеры объекта, форма, его расположение в кадре или относительно других характерных объектов
  • Классификация
  • Поддержка библиотекой интерфейса на языке Python из-за относительной простоты в изучении этого языка новичком, простого синтаксиса, что благотворно сказывается на читаемости программы.
  • Портативность, т.е. возможность запуска программы, использующей данную библиотеку на raspberry pi3.
  • Распространенность библиотеки, что гарантирует хорошо развитое сообщество из программистов, возможно, уже когда-то сталкивавшихся с проблемами, которые могут возникнуть у вас в процессе работы.

Современные роботы[править]

Современный боевой робот

Слово «робот» впервые употребил чешский писатель Карел Чапек. В 1922 году он издал пьесу «Р.У.Р.» («Россумские Универсальные Роботы»), рассказывающую о восстании андроидов на (кто бы мог подумать) фабрике по производству андроидов. Они разумны, наделены чувствами и даже не против послужить человечеству, но является ли справедливой их эксплуатация? Пьеса заканчивается оптимистично: все люди мертвы, а искусственная биология позволяет мужероботу и женороботу влюбиться друг в друга и стать новыми Адамом и Евой.

Слово «робот» было придумано братом Карела Чапека, художником и писателем Йозефом Чапеком. Сам Карел собирался использовать слово «лабон» (от латинского labor — труд), но счёл его слишком книжным, поэтому обратился за советом к брату, который предложил «роботов», образованных от чешского слова robota — подневольный/рабский/каторжный труд.

https://youtube.com/watch?v=-m9YtGJ3ptU%3F

()

The Automatic Motorist

https://youtube.com/watch?v=vu6-yDpCCHE%3F

()

Г. Гудини, The Master Mystery

Тему роботов подхватили другие писатели, и она стала одной из определяющих черт научной фантастики

Важной вехой стало введение Айзеком Азимовым общеизвестных «Трёх законов робототехники» в рассказе «Хоровод» (1942). Вот они:

  1. Робот не может причинить вред человеку или своим бездействием допустить, чтобы человеку был причинён вред.
  2. Робот должен повиноваться всем приказам, которые даёт человек, кроме тех случаев, когда эти приказы противоречат Первому Закону.
  3. Робот должен заботиться о своей безопасности в той мере, в которой это не противоречит Первому и Второму Законам.

Дэвид Лэнгфорд простебался над этим, выдав свою формулировку законов:

  1. Робот не может причинить вреда авторизованному правительственному персоналу, но должен ограничивать слишком назойливых посетителей с особой тщательностью.
  2. Робот должен выполнять приказы авторизованного персонала, кроме приказов, противоречащих Третьему Закону.
  3. Робот должен заботиться о своей безопасности с применением противопехотного оружия, потому что робот — чертовски дорогостоящая штука.

В 1950 году Азимов выпустил сборник рассказов «Я, робот», оказавший огромное влияние на всю дальнейшую научно-фантастическую литературу. В этом сборнике он объясняет и разбирает три закона, а также последствия их применения. Азимовские роботы стали прототипами для героев, созданных многими поколениями писателей.

Шаг 1

Первый шаг в начало робототехники — это определить, что ваш робот должен делать (т.е. какова его цель в жизни). Роботы могут быть использованы практически в любой ситуации, и в первую очередь предназначены для того, чтобы помочь людям в некотором роде. Если Вы пока не определились какого робота и для каких целей Вы хотите сделать, то вот некоторые идеи:

Знания и Обучение

Заказать Lego Mindstorms EV3 для создания все более сложных роботов. Большинство профессионалов и любителей использует знания, которые они приобрели при создании предыдущих роботов. Вместо создания одного робота, вы сможете научиться использовать отдельные компоненты. В результате у вас появиться собственная “библиотека знаний”. Дополнительно вы сможете её использовать, чтобы собрать более сложные конструкции в будущем.

Развлечения и Общение


Например, гуманоидный робот-игрушка, который предназначен для развлечения пользователя WowWee MiP. Он может передвигаться по дому самостоятельно, ориентируется в пространстве, узнает человека. Настраивается робот со смартфона и может использоваться как личный помощник. При необходимости сообщает последние новости, может проверять почту пользователя, озвучивать прогноз погоды и многое другое.

Робототехника включает в себя аспекты многих наук.  В том числе инженерных (механических, электрических, компьютерных). Также точных наук (математики и физики) и искусства (эстетика). При этом пользователи могут свободно использовать свое воображение. Забавляя окружающих своими творениями (особенно если они являются удобной и интерактивной) помогает другим, чтобы и их заинтересовать этим  увлекательным видом деятельности.

Соревнования и Конкурсы

Различные типы роботов для большого множества соревнований, которые проводятся на различных уровнях. Например, соревнования по футболу для роботов андроидов. Многие соревнования проводятся специально для студентов и школьников как начало робототехники. Так существуют и открытые конкурсы, где взрослые и профессионалы смогут конкурировать друг с другом.

Автономная форма жизни

Это малые автономные роботы, предназначенные для выполнения простой работы.При необходимости могут объединяться в общую систему и создавать одного большого робота, управляемым объединенным мозгом. Как только пропадает необходимость в одном из роботов, он тут же покидает общую группу. Затем этот робот продолжает работать по своему прямому назначению.

Следующим большим нововведением станет создание полностью автономной формой жизни.В начале развития робототехники сложно сказать какой будет эта жизнь. Возможно не уступающей или превосходящей нас в способностях и может быть в творчестве. Эта цель по-прежнему совершается мелкими шагами физических лиц, научно-исследовательских организаций и специалистов.

Бытовые или профессиональные задачи

Самые распространенные бытовые роботы, которых можно купить практически в любом торговом центре – это роботы пылесосы различных марок и видов. Бытовые и профессиональные  роботы помогают освободить человека от неприятных или опасных задач.

Они дают людям больше свободы и  безопасности. Профессиональные и сервисные роботы используются в различных областях применения на работе. Прежде всего в общественных местах, в опасных средах, в таких местах, как глубоководные, зараженные местности и так далее.

В дополнение к таким областям как уборка, видеонаблюдение, осмотр и техническое обслуживание, мы используем этих роботов там, где ручное выполнение задач опасно, невозможно или недопустимо. Профессиональные и сервисные роботов более функциональны, прочны и часто дороже, чем бытовые роботы.

При этом они идеально подходят для профессионального и/или коммерческого использования. Часто мобильные роботы используются, чтобы рисковать в местах, куда люди не должны или не могут пойти. Роботы различных размеров (с дистанционным управлением, полуавтономные или полностью автономные) являются идеальным выбором для этих задач.

Есть даже такие роботы, которых не разглядеть

Нанороботы, или наноботы — самые мелкие представители отрасли. Их разрабатывают, к примеру, для доставки лекарственных веществ непосредственно к заболевшим органам или очагам инфекций.

Кроме того, молекулярные машины могут вести подсчёт молекул в отдельных образцах или отслеживать химические процессы в автомобилях. Разрабатывают и нанороботов, которые смогут помещать сперматозоид в яйцеклетку:

Роботы размером в несколько нанометров примитивны и лишены электроники, но свою функцию выполняют. Правда, пока речь идёт о лабораторных разработках, а не о промышленных образцах.

Как учат будущих робототехников?

Обучение начинается со школьных кружков, где дети создают первых роботов из конструктора Lego. Вообще, развитие робототехники в школах началось именно благодаря этой датской компании, которая в конце 1990-х придумала добавить к своим конструкторам программируемый блок, двигатели и датчики. Использование Lego в российских школах запустило первую волну образовательной робототехники, говорится в исследовании ВШЭ «Робототехника в России: образовательный ландшафт». Сейчас школьные кружки робототехники работают с учебно-методическими комплексами Lego. Детям показывают, что если к обычному конструктору добавить небольшую коробочку, то он станет самым настоящим роботом.

Программа «Робототехника» фонда «Вольное дело» Олега Дерипаски помогает детям с самого раннего возраста развивать творческие навыки и интерес к этой дисциплине. В первую очередь это образовательная программа. Ребят обучают робототехнике, мехатронике и программированию в образовательных центрах по всей России. Каждый год проходят инженерно-технические соревнования, на которых участники показывают результаты своей работы и вдохновляются для дальнейшего развития.

Например, может быть задание написать алгоритм, как взять яблоко и перенести его с одной точки на другую. Дальше им объясняют, что надо вытянуть руку вперед, разжать пальцы, взять яблоко и так далее. Дети начинают познавать робототехнику с таких простых заданий. Здесь даже не обязателен технический склад ума, гуманитарии тоже понимают, что такое алгоритмы, и могут применять их в жизни, говорит Сигинова.

По ее наблюдениям, постепенно дети отсеиваются, и к 14–16 годам остаются только самые мотивированные. Это сложный возраст, когда, с одной стороны, идет гормональная перестройка организма, а с другой — очень сильно возрастает нагрузка: школьники готовятся к ЕГЭ и определяются с будущей профессией. В робототехнике остаются только те, кому это действительно интересно и кто собирается поступать в вузы по направлению робототехники и мехатроники. Они активно участвуют в соревнованиях и олимпиадах, понимая, что за победу получат дополнительные плюсы при поступлении в ВУЗ.

Алена Азиатцева рассказывает, что на фестивалях всегда много участников и у детей есть возможность попробовать себя на разных площадках. Плюс проводятся ежегодные федеральные учебно-тренировочные сборы, где педагоги могут обучаться, чтобы потом привезти эти знания к себе в регионы. Есть вебинары, на которых тренеры могут задать вопросы по регламентам, если они что-то не поняли.

Как устроен самый сложный робот


Помимо 28 шарнирных суставов, с помощью которых Atlas двигает руками, ногами, спиной и другими частями своего «тела», робот также оснащен множеством моторов (их количество держится в секрете), которые приводят его в движение, получая питание уже от встроенного аккумулятора. Как робот понимает, что ему, например, нужно перешагнуть через препятствие? Для этого у него есть стереозрение, лидары, гироскопы, дальномеры и другие сенсоры, которые помогают ему ориентироваться в пространстве. Вся эта информация поступает в центральный процессор — очень мощный чип, который и посылает сигнал на моторы. А они уже приводят робота в движение. Работу Atlas можно сравнить с работой человеческого мозга: если глаз человека видит опасность, он отправляет информацию об этом в головной мозг, а оттуда дается команда, например, увернуться корпусом или отойти в сторону.

В «Атласе» есть отдельные моторы на каждую конечность, встроенная система охлаждения и провода, которые напоминают человеческие вены

Atlas имеет одну из самых компактных мобильных гидравлических систем в мире. За счет специальных двигателей, клапанов и гидравлической силовой установки Atlas может подавать необходимую мощность для любого из своих 28 гидравлических соединений. Именно поэтому он так задорно занимается паркуром, бегает, кувыркается — ни один другой робот на такое не способен. А поскольку аналогов никто не производит, Boston Dynamics вынуждена делать большинство компонентов с нуля.

За несколько лет робота обеспечили усовершенствованной системой управления, благодаря которой он знает очень много движений. На планирование каждого движения у него уходит 0,5 секунды — за это время робот анализирует пространство вокруг себя (с датчиков), сам себя взвешивает (оценивая, хватит ли мощности, чтобы поднять корпус и преодолеть препятствие) и принимает решение. Интересно, что инженерам удалось научить робота использовать руки для баланса тела так же, как человек.

Некоторым в нашем Telegram-чате показалось, что робот обладает интеллектом, однако это не так. Его программное обеспечение было полностью написано инженерами, которые могут управлять роботом с помощью макрокоманд (например, заставить его бежать, присесть, сделать шаг и так далее). То есть он либо управляется «с пульта», либо просто выполняет запрограммированные команды. Команды уже преобразуются в микродействия и алгоритмы конечностей для обеспечения этих движений. Управляется гуманоид с помощью роботехнической операционной системы (ROS — Robotics Operating System). Большинство расширений для него написаны на языках программирования C++ и Python. Правда, официально эту информацию не подтверждали — Boston Dynamics держит очень много секретов. Еще бы, ведь это самый сложный робот в мире.

Ранние примеры[править]

Паровой человек

Созданные с помощью божественной воли:

  • Самоходные треножники бога Гефеста («Илиада», XVIII).
  • Статуя Галатея, выполненная скульптором Пигмалионом. Царь Пигмалион высек из мрамора прекрасную статую и полюбил её. Во время праздника Афродиты, богини любви, он обратился к ней с просьбой, чтобы богиня дала ему жену столь же прекрасную, как его любимая. Тронутая Афродита оживила статую, которая вышла замуж за счастливого царя.
  • Талос, бронзовый великан, подаренный Зевсом Европе на Крите. Охранял остров, обегая его по периметру трижды в день, в корабли пришельцев кидался камнями, а тех, кто высадился, сжигал в своих объятиях (предварительно раскалившись в огне). Уязвимым местом имел пятку, поскольку из-за ранения туда мог вытечь оживлявший его ихор.

Созданные помощью человеческой магии или науки:

  • Легенда о метле ученика чародея, основанная на истории, выдуманной греческим фантастом Лукианом в I в н. э.Старый чародей оставляет свою мастерскую и уезжает по делам, оставив незавершённое заклинание. Юному ученику было лень подметать, поэтому он исправил заклинание и заставил метлу саму делать уборку. Напуганный ученик пытался остановить метлу, разрубив её пополам, но это ни к чему не привело — получилось две метлы, которые прибирались в два раза быстрее. В конце дня старый волшебник вернулся, разрушил заклинание, а ученику задал хорошую трёпку.
  • Франкенштейн Мэри Шелли.
  • Еврейские легенды о Големе из глины.

Что такое робот и откуда появилось это слово

Создать себе искусственную замену люди хотели ещё в древнем мире. Вспомните големов, миф о Пигмалионе, вдохнувшем жизнь в статую Галатею или мифы о Гефесте, который создавал себе слуг.

Мифы стали реальностью, когда арабский учёный Аль-Джазари в XII веке разработал механические фигуры музыкантов, которые играли на бубнах, арфе и флейте.

Изначально роботы должны были заменить человека там, где ему находиться опасно: они могли бы работать в шахтах, под завалами, в агрессивной среде, стать универсальными солдатами, выполнять действия по заданной программе или командам, которые отдаёт человек.

Позднее изобретатели стали перекладывать на роботов тяжелую, скучную и однообразную работу. Кроме того, немало проектов роботов создаётся для развлечений.

Современный робот – это система, которая воспринимает, мыслит, действует и общается. Он может автоматически выполнять определённые операции, механическую работу.

Грань между роботами и автоматическими системами довольно тонкая. Поэтому разработчики роботов делают акцент именно на сложности систем и их «мыслительных» возможностях, степени внедрения технологий искусственного интеллекта.

Впрочем, и программы-боты – это роботы. Они также работают за людей, просто решают другие задачи.


С этим читают