Минуле, сьогодення і майбутнє роботів

1. Дивіться також

Роботи давно стали частиною нашого світу. Фантасти представляли, що машини замінять людей на шкідливих і поточних виробництвах, стануть покірливими слугами і інтелектуальними помічниками. Але в реальності роботи не заміняють людини, а створюють для нього принципово нові види діяльності. Чого нам чекати від подальшої автоматизації?

Будь-яка технологія з'являється, коли на неї виникає соціальне замовлення. Ідея штучних слуг, які допомагають людині в побуті, вперше з'явилася ще в античності. Набагато пізніше виникла ідея андроїдів - механізмів, що імітують вигляд і рухи людей. Але навіть парові машини XIX століття не могли замінити людину. Час справжніх роботів почалося в епоху електрики.

На початку ХХ століття футурологи вірили, що у майбутній світовій війні битися будуть дистанційно керовані бойові машини, а їх водії зможуть перебувати на безпечній відстані від поля бою. Повірити в це їх змусили обіцянки інженерів: так, в 1898 році Нікола Тесла продемонстрував мініатюрну човен, керовану по радіо.

Нікола Тесла створив першу телекерованого човен

Як часто буває, футурологи помилилися з масштабами. Але військові «роботи» дійсно з'явилися в Першу світову. У 1915 році до складу німецького флоту взяли вибухають катери Fernlenkboot, побудовані за проектом фірми Siemens & Halske. Деякими з них керували по електропроводів довжиною близько 20 миль, іншими - по радіо. Найбільш успішним застосуванням катерів стала атака на британське судно «Еребус» в 1917 році.

Крім того, доктор Вільгельм фон Сіменс розробив для німецької авіації телекерованого плануюче торпеду, яка повинна була скидатися з дирижабля, але далі випробувань справа не пішла. Тоді ж, навесні 1917 року, здійснив перший політ і радіокерований безпілотний літак Aerial Target, побудований під керівництвом англійського фізика Арчібальда Лоу.

У 1920-ті роки ініціативу перехопили радянські інженери: з'явилося Особливе технічне бюро, яке очолив Володимир Бекаури. Воно створювало системи дистанційного керування для бомбардувальників «ТБ-1» і «ТБ-3». Але завдання виявилося занадто складною: в перший і останній раз телекерований бомбардувальник «Торпедо» злетів тільки в 1942 році. Крім літаків, Бекаури розробляв телекерований катер і Телетанки «ТТ-26». Останні навіть використовувалися в ході Зимової війни з Фінляндією і на початку Великої Вітчизняної. Втім, вони показали низьку ефективність і були зняті з озброєння.

Німецьким військам теж не допомогли ні самохідна міна Goliath, ні крилатий літак-снаряд V-1, ні балістична ракета V-2. Всі ці зразки «чудо-зброї» можна віднести до перших прикладів серійної роботехніки. Але вони виявилися несвоєчасними і не стільки завдавали шкоди противнику, скільки пожирали ресурси.

Британський тренувальний дрон-мішень Queen Bee, створений в 1935 році

Втім телекеровані системи застосовувалися не тільки у військовій справі. Якщо погортати журнали 1930-х років, можна побачити, що телекеруванню збиралися довірити всі сфери життя: енергетику, транспорт, промисловість, сільське господарство. І, звичайно, наукові дослідження - адже механізми могли проникнути туди, де людина не може перебувати без ризику для життя.

Найбільшого поширення системи дистанційного керування отримали в космонавтиці. Всі супутники, міжпланетні апарати, вантажні та пілотовані кораблі так чи інакше виходить із Землі. Справжнім проривом стали в 1970-х роках радянські «Місяцеходи», успіх яких у наш час розвинули американські марсоходи Spirit, Opportunity і Curiosity. А в 2013 році і китайці успішно доставили на Місяць свій апарат «Юйту».

Телекеровані планетоходи продовжують вивчати Місяць і Марс

На основі планетоходов були розроблені самохідні роботи, здатні виконувати завдання в зонах радіаційного зараження. У ліквідації наслідків Чорнобильської аварії брали участь роботизовані комплекси. Сьогодні аналогічні системи використовуються в сховищах радіоактивних відходів.

Телекеровані механізми поширені і в авіації. Безпілотні літальні апарати увійшли в серійне виробництво спочатку в якості мішеней, потім - розвідників. Поява супутникової навігації розширило можливості дронів: тепер їх використовують, щоб шукати цілі і наносити по ним удари. Найбільших успіхів тут досягли американці, на ворруженіі у яких понад 11 тисяч дронів.

Самим передовим вважається безпілотник Х-47B, здатний злітати з авіаносця і дозаправлятися в повітрі; причому ці складні маніпуляції він може здійснювати і без оператора. А прості дрони вже давно доступні звичайним людям, які купують їх для розваги, фотовідеос'ёмкі і доставки невеликих вантажів.

Сучасні бойові дрони можуть не тільки займатися розвідкою, а й атакувати мета

У підводному справі роботи, керовані по кабелю або акустичному каналу зв'язку, використовуються з 1960-х. Першими тут стали англійські інженери, які побудували підводного сапера Cutlet. Особливу популярність придбав апарат Argo, який в 1985 році знайшов уламки «Титаніка». Для подальших досліджень судна побудували «блукаючий очей» - мініатюрний апарат Jason Junior. У 1995 році японський підводний робот Kaiko встановив рекорд, занурившись в Маріанську западину на глибину 10 911 метрів. У травні 2009 року американський апарат Nereus, забезпечений оптоволоконним кабелем, спробував пірнути ще глибше, але зупинився на відмітки 10 902 метра.

Звичайно, телекеровані системи не можна назвати повноцінними роботами: вони залежать від людини-оператора. Але вони допомагають нам досліджувати світ і змінюють наше ставлення до нього. Адже завдяки цим системам будь-, не виходячи з дому, може стати дослідником планети, океану і космосу.

Але бувають ситуації, коли робот повинен сам приймати рішення. Наприклад, при далеких космічних місіях на управлінні позначається запізнювання сигналу, з чим вчені зіткнулися при перших же спробах посадити апарати на Марс.

Потреба в системах, здатних самостійно реагувати на зміну обстановки, виникла на зорі дальньої авіації. Перший найпростіший автопілот, який міг утримувати курс і висоту польоту, не допускаючи крену, був побудований Лоуренсом Сперрі в 1914 році. Як водиться, його розробкою зацікавилися військові, і через 15 років компанія Сперрі випустила серійний автопілот для американських ВПС. У той же час автопілот почали використовуватися в судноплавстві.

У 1947 році трансатлантичний рейс був вперше здійснений під повним керуванням автопілота

З тих пір автопілот удосконалювалися, забираючи у людей все більше функцій. У 1947 році американський військовий літак С-54 здійснив трансатлантичний рейс під повним керуванням автопілота, включаючи зліт і посадку. Зрозуміло, що він не зміг би цього зробити без наземного обладнання, яке поставляло необхідну інформацію. До цього дня навіть найдосконаліші автопілот потребують підтримки наземних і супутникових систем, що допомагають орієнтуватися в просторі, враховувати зміни погоди і повітряну обстановку. Найяскравішим прикладом роботи автопілота до сих пір залишається унікальна посадка космічного корабля «Буран» в 1988 році, що пройшла повністю в автоматичному режимі.

Сучасний автопілот включає потужний комп'ютер, виготовлений з великим запасом надійності: наприклад, в складі AFDS-770, що встановлюється на авіалайнери «Боїнг-777», використовуються радіаційно-стійкі мікропроцесори FCP-2002, які підійдуть і для космічних апаратів.

І все ж фахівці з безпеки польотів відзначають, що автопілот привели до нової проблеми: льотчики губляться в разі технічної відмови. Звичка покладатися на бортовий комп'ютер обертається катастрофами, яких можна було уникнути, розумій пілоти логіку роботи автопілота в екстремальних режимах. Сучасний командир повітряного судна повинен мати більш великими знаннями про управління літаком, ніж його попередник, покладатися лише на свій досвід.

Безпілотні автомобілі готуються завоювати ринок. Але чи будуть вони досить безпечні?

Схожі проблеми очікують і безпілотні автомобілі. Перші експерименти в цій області почалися ще в 1980-і. Результати в той час опинилися скромними, адже робот-водій повинен не тільки орієнтуватися в просторі і дотримуватися правил, а й миттєво реагувати на ситуації гальмування, зближення, обгону і так далі. Все це було важко організувати, поки не з'явилися комп'ютери, вбудовані радари і інформаційні мережі.

Сьогодні ж до серійного випуску безпілотних автомобілів готуються як відомі автовиробники, так і новачки на зразок Google і Tesla. Влада Каліфорнії навіть видають ліцензію на випробування безпілотних автомобілів на своїх дорогах. Але експерти застерігають, що при масовій експлуатації можливі незвичайні аварійні ситуації, а тому пасажир в безпілотному автомобілі повинен володіти навичками досвідченого шофера, щоб запобігти аварії. І навіщо тоді взагалі роботи-водії? ..

Автопілот куди ближче до образу інтелектуальної машини, відомому нам по фантастичним книгах і фільмах, ніж телекеровані апарати Але він демонструє, чому ми ще далекі від появи по-справжньому автономних роботів. Підкоряючись закладеним програмами, автопілот здатний працювати ефективно в умовах, які зуміли передбачити програмісти, але може «піти в рознос», якщо умови зміняться. Тому йому потрібен догляд кваліфікованого фахівця, що розбирається в тому, як працює автопілот.

Соціальне замовлення на роботизацію включає і мрію про будинок, де все, від збирання до вибору вечірньої телепередачі, автоматизовано. Пригадується прекрасний і сумний розповідь Рея Бредбері «Буде ласкавий дощ», де описано таке «розумне» житло.

Але фактично більша частина робіт по дому давно автоматизована. Ще в першій половині ХХ століття з'явилися пилососи (1901), тостери (1909), посудомийні машини (1913), електропраски (1927), пральні машини (1935) і СВЧ-печі (1945). Всі вони дозволяють витрачати на побут набагато менше часу, ніж доводилося нашим предкам. Сучасні побутові прилади досягли такого ступеня автоматизації, що їх можна назвати роботами. Навіть дешева пральна машина здатна виконувати функції цілої пральні XIX століття.

Роботизований будинок майбутнього в уявленні художника 1960-х років

Але під «розумним» будинком все ж розуміють щось інше. У 1950-ті роки з'явилися проекти систем, керуючих цілим будинком або квартирою. Найбільшу популярність в той час отримали Push-Button Manor Еміля Матіаса, де розташовані по всьому будинку кнопки автоматизували виконання основних побутових завдань, і комп'ютер Echo IV Джеймса Сазерленда, який регулював температуру в будинку, вмикав і вимикав прилади й роздруковував списки необхідних покупок.

У 1975 році шотландська компанія Pico Electronics розробила перший спеціалізований стандарт управління домашніми пристроями - X10. З тих пір з'явилося кілька інших стандартів: EIB, EHS BatiBus, KNX. Головним керуючим центром «розумного» будинку стає спеціальний пристрій - контролер. За допомогою набору сенсорів він сканує простір, щоб забезпечити безпеку і комфортний мікроклімат. Контролер керує актуаторами - приладами, які підключені до мережі і працюють відповідно до заданого розпорядку. Команди контролера можна віддавати як через комп'ютер або смартфон, так і голосом.

Згодом ми побачимо будинки, які, як у Бредбері, зможуть підтримувати побут навіть під час відсутності людини. Але навряд чи вони кардинально полегшать наше життя. Адже якщо ламається один прилад, ми тішимося тим, що інші працюють. А якщо зламається контролер або система сенсорів? Налагоджений побут миттєво перетвориться в пекло. Чи готові ми до подібного «бунту машин»?

Історик Річард Барбрук у своїй гучній книзі «Уявна майбутнє» (2007) звернув увагу на такий парадокс. Незважаючи на колосальний прогрес, за останні півстоліття кардинально перетворили світ, уявлення людей про майбутнє майже не змінилися. Ми все ще віримо, що картинки з журналів 1960-х стануть реальністю.

Один з образів, на який вказує Барбрук і який досі володіє нашою уявою, пов'язаний з ідеєю кіберкоммунізма. Її сформулював в середині 1950-х радянський учений і заступник міністра оборони Аксель Берг. Він вважав, що електронна мережа може ефективніше керувати економікою країни, ніж вільний ринок або Держплан. А більшу частину робіт по забезпеченню потреб населення збиралися передати механічним кібер, що знаходяться в підпорядкуванні цієї мережі. За рахунок вивільнення творчої енергії мас очікувався не тільки бурхливе зростання економіки, але і практично безмежне розширення людських можливостей.

Дивіться також

15.02.2016

Де польоти до зірок, роботи, що літають машини, комунізм і ядерний апокаліпсис?

22.10.2016

Футурологи обіцяють, що створення штучного інтелекту не за горами. Як це змінить наше життя і в чому різниця між штучним інтелектом і штучним розумом?

Концепцію кіберкоммунізма популяризував брати Стругацькі в утопічною повісті «Повернення (Полудень, XXII століття)» (1962). Ось що вони писали в уривку, який не ввійшов до підсумкового текст:

Численні кібердворнікі, кіберсадовнікі, кіберперевозчікі і інші кібери працювали на гемомеханіческом приводі - у них була м'язова і якась подоба кровоносної системи, вони харчувалися сміттям, який вони прибирали, гілками, які вони стригли, пилом, через яку вони рухалися. Органи управління майже всіх цих машин не конструювалися, не збиралися, навіть не друкувалися, а вирощувалися в готовому вигляді ...

Рутинний розумову працю, управління одноманітними процесами, все, що піддається алгорітмірованію, вигнано з праці людей. Людина більше не керує процесами, які не робить статистичних підрахунків, що не розраховує нові машини і процеси. Він іноді сходить до надзіраніе за управлінням, всю статистику і навіть висновки з статистики (стандартні, звичайно) ведуть машини, розрахунком нових процесів і механізмів теж займаються інженерні машини, людина дає тільки ідеї.

Як ми бачимо, поки що з усіх планів реалізована тільки електронна мережа. Та й концепція кіберкоммунізма виглядає сумнівною з урахуванням того, як насправді роботи інтегруються в суспільство. Вони дають нам нові способи пізнання і перетворення світу, але залишаються лише високотехнологічними «милицями», не здатними вирішити жодної по-справжньому серйозної проблеми людства.

Роботи компанії Boston Dynamics стали неймовірно популярні в інтернеті після серії відео з їх випробувань

У сучасному суспільстві немає потреби в людиноподібних роботів. Навіть для стрес-тестів вистачає манекенів. Проте, виконуючи соціальне замовлення, сформульований ще в античності, інженери прагнуть створити андроїда, який був би не відрізняється від людини - не тільки зовні, але і по рухах, міміці, вмінню говорити і спілкуватися.

Джордж простояв в гаражі Сейла 45 років, але після заміни акумуляторів знову виявився цілком працездатним

Першого мобільного людиноподібного робота в дусі фантастичних фільмів побудував з металобрухту англійський інженер Тоні Сейл в 1949 році. Робот, прозваний Джорджем, міг ходити, сідати, повертати голову, піднімати руки, ворушити щелепою і вимовляти прості фрази. При цьому він, звичайно, не був автономним, а управлявся по радіо. Зараз він виставлений в Національному музеї комп'ютерів в Блетчлі-Парк (Великобританія).

Головною проблемою людиноподібних роботів довгий час залишалася ходьба. З цими труднощами впорався на початку 1970-х сербський фахівець з біомеханіки Міомір Вукобратовіч: він розробив теоретичну модель руху на двох ногах, а потім побудував перший антропоморфний екзоскелет. У ті ж роки прорив зробили японські фахівці університету Васеда, які представили робота Wabot-1. Він умів ходити, розмовляти з людьми, а головне - орієнтуватися в просторі за допомогою рецепторів, що імітують очі і вуха. Через десять років з'явився Wabot-2 - він, крім іншого, вмів грати на електрооргані.

Успіх надихнув інших розробників, і японці вирвалися вперед в андроідостроеніі. У 2003 році в університету Осаки продемонстрували робота Actroid з силіконовою шкірою, що нагадує людську. З тих пір було випущено кілька моделей серії Repliee, які виглядали як японки середніх років. Рух нижньої частини тіла у всіх моделей обмежена, зате у них розвинена міміка, вони можуть імітувати моргання, дихання, вміють розуміти людську мову і адекватно відповідати на питання.

Японських андроїдів лінійки Repliee здалеку можна прийняти за людей

А ось американські Інженери створюють роботів в основному для Військових цілей. Перша модель Greenman, сконструйована Центром SPAWAR (Space and Naval Warfare Systems), з'явилася в 1983 году и представляла собою торс з головою и маніпуляторамі. Ее основний «родзинкою» булу система спостереження, змонтована на шоломі. Наступним військовим роботом став Manny - він не вмів ходити, зате спритно повзав. Найбільш перспективною розробкою SPAWAR вважається ROBART III - мобільний бойовий робот з кулеметом і зграєю мініатюрних розвідників, які допомагають йому вистежувати мети.

Нещодавно людиноподібні роботи з'явилися і в космосі. У 2011 році шаттл «Діскавері» доставив на орбіту робонавта R2. Його тіло складається з двох частин: верхня зроблена за зразком людського торсу, нижню ж можна змінювати для вирішення спеціальних завдань. Зараз R2 під наглядом космонавтів займається техобслуговуванням всередині МКС; в майбутньому планується навчити його працювати зовні.

Робонавт R2 поки ще трохи вміє, але швидко вчиться

А російські розробники створили робота на ім'я Федір (від Final Experimental Demonstration Object Research). Він досить рухливий, автономний, підпорядковується голосовим командам і навіть вміє водити автомобіль! Віце-прем'єр Рогозін обіцяв, що Федір відправиться в одну з космічних місій на МКС не пізніше 2021 року.

Звичайно, всі ці проекти вражають. Але, швидше за все, андроїди так і залишаться унікальними дорогими іграшками. Навіть робота-доглядальницю або робота-портьє куди вигідніше робити не антропоморфними, а функціональними: дві руки і дві ноги ускладнюють конструкцію, не даючи ніяких переваг, крім естетичних.

Робот Федір готується до польоту на орбіту як справжній кандидат у космонавти

Спроби створити повноцінного андроїда, якого не зможе відрізнити від людини навіть експерт, пов'язані не з логікою розвитку роботехніки, а з образами з фантастики, на якій виховувалися сучасні інженери. Але все змінюється, в тому числі і фантастика. Можливо, в майбутньому проекти андроїдів, які сьогодні радують нас на виставках, будуть сприйматися як технічний курйоз, на кшталт аеропланів на паровій тязі або підземних човнів.