Как устроены современные роботы и как они помогают изучать мозг человека

Нейронауки и робототехника развиваются рука об руку. О том, как изучение мозга вдохновляет на создание роботов и наоборот, рассказал главный научный сотрудник Центра биоэлектрических интерфейсов НИУ ВШЭ Михаил Лебедев

Материал предоставлен РБК Трендам порталом HSE.RU.

Роботы интересны нейронаукам, а нейронауки интересны роботам — об этом была наша статья «Neuroengineering challenges of fusing robotics and neuroscience» в журнале Science Robotics. Такое совместное развитие способствует прогрессу в обеих отраслях, приближая нас к созданию более совершенных роботов-андроидов и к более глубокому пониманию устройства нашего мозга. А в какой-то степени — к объединению биологических организмов с машинами, к созданию кибернетических организмов (киборгов).

Нейронаука для роботов

По своему устройству роботы нередко копируют человека. Это касается той части роботов, которым важно имитировать человеческие действия и поведение — индустриальным машинам нейронауки не так важны.

Самое очевидное, что могут использовать при разработке робота — делать его внешне похожим на человека. Роботы часто имеют две руки, две ноги и голову, даже если это не обязательно с инженерной точки зрения. Особенно это важно в тех случаях, когда робот будет взаимодействовать с людьми — похожей на нас машине проще доверять.

Известный во всем мире робот Pepper из Японии — пример робота, внешне похожего на человека (Фото: Unsplash)

Можно сделать так, чтобы не только внешний вид, но и «мозг» робота был похож на человеческий. Разрабатывая механизмы восприятия, обработки информации и управления, инженеры вдохновляются устройством нервной системы людей.

Например, глаза робота — телекамеры, которые могут двигаться в разных направлениях — имитируют зрительную систему человека. Опираясь на знание о том, как устроено зрение человека и как происходит обработка зрительного сигнала, инженеры проектируют сенсоры робота по тем же принципам. Таким образом робота можно наделить, например, человеческой способностью видеть мир трехмерным.

У человека есть вестибулоокулярный рефлекс: глаза при перемещении стабилизируются с учетом вестибулярной информации, что позволяет сохранять стабильность картинки, которую мы видим. На теле робота также могут быть датчики ускорения и вертикализации. Они помогают роботу учитывать движения тела для стабилизации зрительного восприятия внешнего мира и совершенствования ловкости.

Кроме того, робот может ощущать точно так же, как человек — на роботе может быть

кожа, он может чувствовать прикосновение. И тогда он не просто произвольно движется в пространстве: если он дотрагивается до препятствия, он его ощущает и реагирует так же, как человек. Он может использовать эту искусственную тактильную информацию и для схватывания предметов.

Тактильные сенсоры позволяют этой роботизированной руке манипулировать мелкими предметами, в том числе стеклянными шариками

У роботов можно имитировать даже болевые ощущения: какое-то прикосновение ощущается нормально, а какое-то вызывает боль, что в корне меняет поведение робота. Он начинает избегать боли и вырабатывает новые модели поведения, то есть обучается — как ребенок, который впервые обжегся чем-то горячим.

Не только сенсорные системы, но и управление своим телом у робота можно спроектировать по аналогии с человеком. У людей ходьбой управляют так называемые центральные генераторы ритма — специализированные нервные клетки, предназначенные для контроля автономной моторной активности. Есть роботы, в которых для управления ходьбой была использована та же идея.

Кроме того, роботы могут обучаться у людей. Робот может совершать действия бесконечным числом способов, но если он хочет имитировать человека, он должен наблюдать за тем, как человек это делает, и пытаться повторить это движение. При совершении ошибок он сравнивает это с тем, как это же действие совершает человек.

Роботы для нейронауки

Как может использовать роботов нейронаука? Когда мы изготовляем модель биологической системы, мы начинаем лучше понимать, по каким принципам она работает. Поэтому создание механических и компьютерных моделей управления движениями нервной системой человека приближает нас к пониманию нервных функций и биомеханики.

А наиболее перспективное направление использования роботов в современной нейронауке — это проектирование нейроинтерфейсов, систем для управления внешними устройствами с помощью сигналов мозга. Нейроинтерфейсы необходимы для разработки нейропротезов (например, искуственной руки для людей, лишившихся конечности) и экзоскелетов — внешних каркасов тела человека для увеличения его силы или восстановления утраченной двигательной способности.

Один из первых полноценных нейропротезов конечностей, созданный в Лаборатории прикладной физики Джонса Хопкинса, управляется при помощи электрических импульсов мозга (Фото: youtube.com)

Робот может взаимодействовать с нервной системой через интерфейс в двух направлениях: нервная система может подавать командный сигнал роботу, в робот от своих сенсоров может подавать человеку сенсорную информацию, вызывая реальные ощущения — за счет стимуляции нервов, нервных окончаний кожи, или самой сенсорной коры мозга. Такие

механизмы обратной связи позволяют восстановить чувствительность конечности, если она была утрачена. Они также необходимы для более точных движений роботизированной конечностью, так как именно на основе сенсорной информации от рук и ног мы корректируем движения.

Фото: Dan Hixson / University of Utah College of Engineering

Здесь возникает интересный вопрос — следует ли нам управлять через нейроинтерфейс всеми степенями свободы робота, то есть насколько конкретные команды мы должны ему посылать. Например, можно «приказать» роботизированной руке взять бутылку воды, а конкретные операции — опустить руку, повернуть ее, разжать и сжать пальцы — она совершит сама. Этот подход называется совмещенным контролем

 — через нейроинтерфейс мы даем простые команды, а специальный контроллер внутри робота выбирает наилучшую стратегию для реализации. Либо можно создать такой механизм, который не поймет команды «взять бутылку»: ему нужно посылать информацию о конкретных, детализированных движениях.

Современные исследования

Ученые в области нейронаук и робототехники изучают различные аспекты работы мозга и устройства роботов. Так, в университете Дьюк я проводил эксперименты с нейроинтерфейсами на обезьянах — так как для точной работы интерфейсов необходимо их прямое подключение к зонам мозга и не всегда такие экспериментальные вмешательства возможны на людях.

В одном из моих исследований обезьяна ходила по дорожке, активность ее моторной коры ее мозга, ответственной за движение ног, считывалась и запускала ходьбу робота. При этом обезьяна наблюдала этого ходящего робота на экране, который был перед ней расположен.

Обезьяна использовала обратную связь, то есть корректировала свои движения на основе того, что она видит на экране. Таким образом разрабатываются наиболее эффективные для реализации ходьбы нейроинтерфейсы.

Кибернетическое будущее

Подобные исследования ведут нас к инновационным разработкам в будущем. Например, создание экзоскелета для восстановления движений у полностью парализованных людей уже не кажется недостижимой фантазией — необходимо только время. Этот прогресс может сдерживать недостаточная мощность компьютеров, но за последние десять лет развитие и здесь было колоссальным. Вполне вероятно. что скоро мы увидим вокруг людей, которые используют для передвижения не коляски, а легкий, удобный экзоскелет. Люди-киборги станут для нас чем-то обыденным.

Коммерческая разработка таких систем идет по всему миру, в том числе и в России. Например, в известном проекте ExoAtlet разрабатывают экзоскелеты для реабилитации людей с двигательными нарушениями. Центр биоэлектрических интерфейсов НИУ ВШЭ поучаствовал в разработке алгоритмов для этих машин: директор Центра профессор Алексей Осадчий и его аспиранты разработали нейроинтерфейс, запускающий шагательные движения экзоскелета.

Экзоскелеты компании ExoAtlet помогают встать на ноги людям с травмами спинного мозга, перенесенным инсультом и другими нарушениями (Фото: ExoAtlet)

Быстрое развитие человекоподобных роботов-андроидов тоже становится реальностью. Вполне вероятно, что скоро вокруг нас будут ходить роботы, которые будут имитировать нас во многих аспектах — двигаться как мы и думать как мы. Они смогут выполнять часть работы, прежде доступной только человеку.

Очевидно, что мы будем видеть развитие и робототехники, и нейронаук, и эти области будут сближаться. Это не только открывает новые возможности, но и создает новые этические вопросы: как мы должны относиться к роботам-андроидам или людям-киборгам.

И все-таки пока человек лучше, чем робот, во многих отношениях. Наши мышцы наиболее экономичны: достаточно съесть бутерброд, чтобы хватило энергии на весь день. У робота заряд батарей закончится через полчаса. И хотя может быть гораздо мощнее, чем человек, он часто оказывается слишком тяжелым. Элегантность и оптимизация энергетических затрат — тут человек пока превосходит робота.

Хотя недалеко то будущее, когда это изменится — в этом направлении работают десятки тысяч талантливых ученых и инженеров.

---

Подписывайтесь также на Telegram-канал РБК Тренды и будьте в курсе актуальных тенденций и прогнозов о будущем технологий, эко-номики, образования и инноваций.

Как создаются роботы, способные пройти там же, где и мы / Хабр

Чтобы приносить пользу людям, роботам нужно научиться ходить так же, как мы

Роботы уже много десятилетий умеют ходить на двух ногах. Сегодня наиболее передовые гуманоидные роботы могут шагать по плоским и наклонным поверхностям, подниматься и спускаться по ступеням и пробираться по пересечённой местности. Некоторые даже умеют прыгать. Но, несмотря на этот прогресс, роботы с ногами до сих пор не могут сравниться по ловкости, эффективности и надёжности с людьми и животными.

Существующие шагающие роботы жрут энергию и слишком много времени тратят на тренировки. Слишком часто они отказывают и ломаются. Чтобы стать роботизированными помощниками, о которых мы так давно мечтали, эти машинам придётся научиться ходить так, как мы.

Нам обязательно нужно создать роботов с ногами, поскольку наш мир предназначен для ног. Мы проходим через узкие места, мы обходим препятствия, мы поднимаемся и спускаемся по ступенькам. Роботам на колёсах или гусеницах тяжело передвигаться в тех местах, которые мы приспособили для наших тел.

И у многих гуманоидных роботов действительно есть ноги, выглядящие так же, как наши – с бёдрами, коленями, лодыжками и ступнями. Но на этом всё сходство заканчивается. Если, к примеру, сравнить силу, с которой робот давит на землю, с такой же у человека, выяснится, что часто они сильно отличаются. Большая часть гуманоидных роботов, происходящих от ранних примеров промышленных роботизированных захватов, контролируют конечности так, чтобы они точно двигались по заданным траекториям. Однако передвижение на двух ногах требует не столько контроля положения, сколько контроля силы, и подразумевает большой диапазон гибкости и эластичности – известной в робототехнике, как податливость [compliance] – позволяющий справляться с неожиданными контактами.

Многие исследовательские группы пытаются создавать менее жёстких роботов, способных двигаться более динамичным, человекоподобным образом. Наиболее известным среди таких проектов, наверное, будет Atlas от Boston Dynamics, гуманоид, способный бегать по жёсткой и мягкой почве, перепрыгивать через брёвна и даже делать сальто назад. Но опять-таки, сравнивая движение самых сложных роботов с животными, мы видим, что машины не дотягивают.

Чего же нам недостаёт? Технология – не самая большая проблема: моторы достаточно мощные, материалы достаточно прочные, компьютеры достаточно быстрые. Ограничением, видимо, служит наше понимание того, как работает ходьба.

Роботы Кэсси (слева) и Диджит от Agility Robotics

В Лаборатории динамической робототехники при Орегонском университете я руководил группой исследователей, пытавшихся разобраться в базовых принципах ходьбы и применить эти открытия к роботам. Я также сооснователь и технологический директор компании Agility Robotics, стартапа, находящегося в Олбани (Орегон), изучающего вопросы коммерческого использования ходящих роботов. В 2017 году мы открыли миру Кэсси, двуногую платформу, которую мы продали нескольким исследовательским группам. Вскоре наш новый робот сможет выйти в мир: у Диджита ноги похожи на ноги Кэсси, однако у него есть датчики и пара рук, которую он использует для стабилизации, а в будущем – и для манипуляций.

Как в лаборатории, так и в компании, мы работаем над созданием будущего, в котором роботы смогут пройти везде, где могут люди. Я считаю, что роботы с динамическими ногами когда-нибудь смогут помогать ухаживать за престарелыми людьми у них дома, участвовать в спасательных операциях при пожарах и землетрясениях, и доставлять посылки на дом. Роботы с ногами также позволят создать экзоскелеты и протезы, которые помогут увеличить мобильность людей с ограниченными возможностями. Они, наконец, привнесут в реальность роботов из научной фантастики.

Некоторые птицы бегают лучше, чем летают, или даже вообще не летают. Страусы, индейки, цесарки и перепела не могут парить, как ястреб, но быстро передвигаются пешком. Мы с коллегами из лаборатории и с Моникой Дэйли из Королевского ветеринарного колледжа при Лондонском университете провели бесчисленные часы за наблюдением шагающих и бегающих по лаборатории птиц. Мы хотим понять, как эти животные способны двигаться так проворно и эффективно – и ведь большая часть этих пернатых машин работает на семенах!

В одном эксперименте цесарка бежит по дорожке, а потом наступает на яму, замаскированную кусочком салфетки. Животное не знало, что наступит в яму глубиной примерно в половину длины ноги, однако оно не споткнулось, а его нога вытянулась и приспособилась к углублению на бегу. В данном процессе происходит нечто примечательное: мозгу птицы не нужно чувствовать и реагировать на возмущение, поскольку её ноги справляются с этим сами.

Это даёт важную идею для разработчиков роботов: если вы сначала создадите робота, а потом решите запрограммировать его на ловкие движения, у вас ничего не получится. Как в случае с цесаркой, ловкость робота по большей части будет происходить от механических свойств его тела, от того, что робототехники называют пассивной динамикой. И ею пренебрегают в большинстве проектов по разработке роботов с ногами. Тщательно разрабатывая пассивную динамику робота параллельно с программной начинкой, сводя их в интегрированную систему, вы увеличиваете шансы на появление робота, приближающегося по характеристикам к животному.

Стоит отметить, что, хотя мы и черпаем вдохновение у животных, мы не воспроизводим форму стопы птицы или конструкцию мускулов и костей в ноге человека. Мы хотим понять физику движения животных и вывести из неё абстрактную математическую модель, которую можно понять, проверить в компьютерных симуляциях, и воплотить в реальных роботах. Поскольку при создании роботов мы используем металл и электронику вместо костей и мозгов, они могут сильно отличаться от животного, используя при этом такую же физику.

Одна из простейших математических моделей описывает точечную массу (туловище), соединённую с парой идеальных пружин (ноги). Эта модель пружина-масса, конечно, упрощённая; она напоминает человечка из чёрточек и не учитывает наличие у ног суставов, или то, что ступни не касаются земли в изолированных точках. И всё же модель пружина-масса может выдавать неожиданные результаты. В симуляциях она может воспроизвести почти все походки, которые используют люди и животные для шага и бега.

Первые шаги: ноги робота ATRIAS не похожи на человеческие, но он был первой машиной, демонстрировавшей походку, похожую на человеческую

Для проверки модели пружина-масса мы разработали двуногого робота ATRIAS, чьё имя является акронимом нашего основного предположения: Assume The Robot Is A Sphere [представим, что робот – это сфера]. Идея была в том, что пассивная динамика робота может как можно точнее воссоздавать модель точечной массы с пружинными ногами.

Каждая нога делается из лёгких углеволоконных стержней, собранных в параллелограмм, известный, как шарнирный четырёхзвенник. Подобная структура минимизирует массу ног и их инерцию, приближая систему к модели пружина-масса. Верхнюю часть ног мы оборудовали фиберглассовыми пружинами, физически реализующими «пружину» модели, обрабатывающими соударения с землёй и хранящими механическую энергию.

Сначала ATRIAS едва мог стоять, и мы поддерживали его при помощи верхней привязи. Но мы совершенствовали контроллер, отслеживающий скорость и наклон тела, и робот сначала начал делать первые шаги, а потом свободно ходить по лаборатории. Затем ATRIAS научился восстанавливаться после возмущений – в одном из экспериментов мои студенты швырялись в него мячами. Ещё мы отвезли ATRIAS на университетское футбольное поле, ускорили его до максимальной скорости в 7,6 км/ч, и затем быстро остановили.

Чтобы лучше понять, что делал робот, представьте, что вам завязали глаза, вы ходите на ходулях, а ваше туловище завёрнуто в ковёр, и вы не можете использовать руки для балансировки. Вы можете только шагать дальше – это и делал ATRIAS. Он даже мог справляться с препятствиями, например, с кучей дров на пути.

И, хотя ловкость была важной составляющей, также было очень важно экономично расходовать энергию. Мы подтвердили экономичность робота, измерив параметр, известный, как стоимость перемещения [cost of transport, COT]. Он определяется, как отношение энергопотребления (мощности) к произведению веса на скорость, и используется для сравнения энергоэффективности перемещения животных и машин. Чем ниже СОТ, тем лучше. У шагающего человека СОТ равен 0,2, а у обычного гуманоидного робота этот показатель гораздо больше – от 2 до 3, по некоторым прикидкам. Наши эксперименты показали, что у ATRIAS в шагающем режиме СОТ равен 1,13, что демонстрирует эффективность динамических роботов. И в самом деле, питаясь от нескольких литий-полимерных аккумуляторов – таких, что используются в машинках на радиоуправлении – ATRIAS мог бы проработать примерно час.

Мы также измерили силу, с которой робот давит на землю. Мы поставили ATRIAS весом в 72,5 кг (примерно как средний человек) на силовую платформу – этот инструмент часто используется в спортивной медицине для оценки походки человека через измерение сил реакции. При ходьбе робота мы записывали данные по силам. Затем место ATRIAS занял один из моих студентов, и мы записали его шаги. Построив график зависимости реакции опоры по времени, мы увидели, что он точно совпадает с графиком робота. Насколько нам известно, это наиболее реалистичная реализация динамики человеческой походки у роботов на сегодня.

Результаты подтвердили, что простую динамическую систему пружина-масса можно реализовать у робота. Она обладает множеством полезных свойств, таких, как эффективность, надёжность и гибкость, и добирается до сути ходьбы. Настало время создавать следующего робота.

Для передвижения по сложной местности Кэсси использует пять моторов и по две пружины на каждой ноге

Кэсси, как и ATRIAS, динамический шагающий робот. Мы оптимизировали все аспекты его дизайна с тем, чтобы создать надёжного и способного робота, пригодного для коммерциализации. И мы поставили высокую планку: мы хотели, чтобы Кэсси могла бегать по лесу, ходить по пересечённой местности и работать по нескольку часов от батареи без поддерживающего подвеса.

Кэсси строится на тех же концепциях, что использовались для ATRIAS, но мы решили сделать ей совершенно новые ноги. Раньше мы использовали два мотора для питания каждого четырёхзвенника на каждой ноге. Такая схема минимизирует их массу, но есть и недостаток: во время ходьбы один мотор тормозил другой, что приводило к потерям энергии. При работе над Кэсси мы изучали другие конфигурации ног, чтобы устранить этот эффект. Новая схема позволяет сделать моторы меньше, и робот стал ещё эффективнее, чем ATRIAS.

Важно отметить, что конфигурация ног Кэсси стала результатом этого анализа. То, что нога напоминает ногу страуса или другого теропода, может говорить о том, что мы находимся на правильном пути, но мы не стремились создать робота, который после покрытия его оперением смог бы затеряться в стае эму.

У каждой ноги Кэсси есть пять осей движения – или степеней свободы, говоря по-робототехнически – и каждой управляет свой мотор. У бёдер есть три степени свободы, как у наших, что позволяет ноге поворачиваться в любом направлении. У двух других моторов оси находятся в колене и ступне. У Кэсси есть дополнительные степени свободы в голени и лодыжке; они пассивные, и не контролируются моторами, а приделаны к пружинам, что позволяет роботу двигаться по сложной местности, неподвластной плоскостопным гуманоидам.

Новые ноги Кэсси потребовали создания более сложного низкоуровневого контроллера, чем был у ATRIAS. ATRIAS вытягивал ногу, просто прикладывая равные по силе и противоположные по направлению крутящие моменты с обоих моторов. У Кэсси передвижение ноги в определённом направлении требует расчёта разных крутящих моментов для разных моторов. Для этого контроллер должен учитывать инерцию ног и динамику моторов и коробок передач.

Контролер Кэсси использует запланированные шаги и динамическую балансировку

Да, задача контроллера стала сложнее, но этот метод позволяет эффективнее ходить и использовать более широкий спектр поведения. Кэсси может идти со скоростью до 5 км/ч, используя один из первых контроллеров. Энергопотребление разнится от 100 Вт (стоя) до 300 Вт (в движении), и на литий-ионной батарее она может работать 5 часов. Также новые ноги позволяют Кэссии лавировать так, как этого не мог ATRIAS. А благодаря мотору в суставе ступни она может стоять, без необходимости постоянно двигаться, так, как это делал ATRIAS.

Также Кэсси весит всего 31 кг, в два раза меньше, чем ATRIAS. Двух Кэсси можно загрузить в багажник машины менее чем за минуту. А ещё она более надёжная: её части сделаны из алюминия и углеволокна, а защитный корпус из прочного пластика акрил-поливинилхлорида, защищает её от столкновений и падений.

Пока что Кэсси не умеет бегать по лесу. Но мы водили её на улицу, без страховки, и она ходит по земле, траве и павшим листьям. Сейчас мы изучаем вопрос интеграции динамического поведения робота с планированием движений, что позволяет ей, к примеру, подниматься по ступенькам. Мы также работаем над ещё одной возможностью, которая сделает роботов типа Кэсси более полезными: над руками.

У Диджита есть ноги, как и у Кэсси, но ещё у него есть туловище с датчиками внутри и пара рук, помогающих ему с мобильностью и балансом.

Диджит – прямой потомок Кэсси. У него похожие ноги, но мы добавили ему туловище с датчиками внутри и пару рук. Они специально сделаны для того, чтобы помогать ему с мобильностью и балансом, и качаются в соответствии с походкой. Они также позволяют Диджиту поддержать себя при падении и переиориентировать своё тело, чтобы встать.

У Диджита есть кое-что ещё, чего нет у Кэсси: встроенное восприятие. Мы добавили ему множество датчиков, включая лидар в верхней части тела. Датчики помогают ему собирать данные, что позволяет роботу передвигаться в мире, полном препятствий, например, в захламлённых комнатах и по ступеням, и полагаться на стабильную динамику только в неожиданных ситуациях и при ошибках датчиков.

Диджиту, и роботу с ногами, который появится после него, предстоит ещё многому научиться. Но мы убеждены, что они изменят мир. Их влияние может сравниться с автомобилями в плане изменения стиля жизни людей, закономерностей дорожного движения и схем городов, где эти роботы обещают преобразовать логистику и доставку посылок.

В недалёком будущем, когда появятся робомобили, у производителей автомобилей и компаний, обеспечивающих совместные поездки, типа Lyft и Uber, будут свои огромные парки из машин, перевозящих людей, и максимум трафика будет приходиться на час пик, прямо как сегодня. Но чем будут заниматься эти машины поздно ночью и в середине дня? Они могут не простаивать, а перевозить посылки из автоматических складов до вашей двери. Однако эти машины смогут доехать только до тротуара – без человека доставить посылку до двери довольно сложно. И тут вступают в дело шагающие роботы. Они будут ездить в таких автомобилях и проходить последние несколько метров. И хотя колёса и крылья могут исполнять часть этих ролей, в мире, предназначенном для двуногих, ни одна другая платформа для передвижения не будет столь гибкой, как робот на ногах.

Диджит учиться ходить по разной местности и подниматься по ступеням, чтобы однажды он смог доставлять посылки прямо до двери

Роботы-доставщики будут частью всё более автоматизируемой системы логистики, где посылки от производителя сразу доставляются до вашей двери. Эта система уменьшит стоимость доставки так, что посылки доставлять будет дешевле, чем покупать их в крупных, хорошо освещённых, подогреваемых складах с доступом человека. Мелкооптовые магазины станут ненужными. Люди, конечно, смогут наслаждаться покупками некоторых вещей. Но ежедневные продукты будут доставлять роботы, экономя вам время и деньги.

Двуногие роботы смогут проникнуть в наши дома и офисы. Они могут ходить по ступеням и в заставленных помещениях, взаимодействовать с людьми на безопасном уровне глаз и на человеческом масштабе, что позволит нам достойно стареть в наших домах. Они помогут таскать вещи и будут работать как устройства удалённого присутствия, что позволит членам семьи и друзьям использовать робота для того, чтобы общаться с людьми удалённо и составлять им компанию.

Роботы на ногах смогут пробираться туда, где людям находиться опасно. Они будут прыгать с парашютом в лесные пожары для сбора данных в реальном времени, бежать в горящие здания в поисках жителей, заходить на территорию катастроф, таких, как атомная станция Фукусима, изучая труднодоступные территории. Они будут регулярно инспектировать внутренние части гидроэлектростанций и заброшенных шахт, чтобы этого не пришлось делать нам.

Чтобы попасть в это будущее, нам нужно решить множество проблем. Но я убеждён, что сообщество робототехников может сделать эту технологию практичной. Это будет один маленький шаг для робота и огромный скачок для всего человечества.

Как эволюционировали роботы за свою вековую историю

В январе 2021 года исполняется 100 лет с момента постановки пьесы Карела Чапека «R.U.R», которая дала жизнь термину «робот». «Газета.Ru» поговорила с экспертами из сферы IT и культуры, чтобы выяснить, чем занимаются современные роботы и похожи ли представления писателя об «искусственных людях» на те машины, которые используются сейчас.

Отражение человека

Основным местом действия пьесы Карела Чапека «R.U.R.» выступает фабрика, где производят «искусственных людей», которых писатель назвал роботами. Именно благодаря писателю это слово вошло в обиход. Примечательно, что в произведении роботы представлены не бездушными машинами, а умеющими размышлять помощниками человека. 

Сегодня человечество не представляет свою жизнь без роботов — почти в каждом доме есть робот-пылесос, в современных смартфонах встроена технология искусственного интеллекта, а на многих фабриках вместо людей уже давно трудятся машины. 

Однако в мировую культуру, в частности в кинематограф, роботы вошли гораздо раньше, чем в жизнь людей. 

По словам кинообзорщика и основателя канала BadComedian Евгения Баженова, роботы всегда были отражением идей, которые господствовали в обществе. 

Баженов отметил, что робот — отличный образ для раскрытия идей режиссера, ведь с помощью него можно поднять огромное количество вопросов. Робот может быть бездушной машиной для уничтожения, а может быть защитником, робот может страдать, а может делать вид что страдает, робот может чувствовать неполноценность, а может ощущать собственное превосходство. 

«Их эволюцию можно отследить через призму исторического контекста. Первые фильмы затрагивали вопросы классовой борьбы. Далее можно увидеть, как робот стал представлять угрозу, которая приходит извне. Что-то, с чем нельзя договориться, и то, что представляет угрозу человеку. Чуть позднее актуальным стал не только конфликт человека и робота, но и преемственность между живым созданием и машиной. Сейчас же зачастую поднимается вопрос ответственности за созданное и последствия, которые будут, если человечество примет несколько неверных решений», — рассказал Баженов.

Он также пояснил, почему в кино роботов часто показывают в качестве объекта, внушающего страх человеку. «Как мне кажется,

основной страх не перед самим роботом, а перед теми, у кого в руках находятся технологии.

А в контексте развития современных технологий усиливается страх в вопросах взаимодействиях и морали с машиной, к которой тем не менее можно испытывать чувства либо наделить ими. Тот же сериал «Черное зеркало» зачастую играет именно с этими вопросами», — отметил кинообзорщик. 

Редактор раздела сериалов на «Афише» и автор Telegram-канала «КиноГовер» Василий Говердовский указал «Газете.Ru», что образ робота в массовой культуре отличается от машины.
 
«Историк и писатель Минсу Канг, автор книги «Возвышенные сны живых машин», обращает внимание на противоречие: комплиментом будет назвать человека «машиной», и оскорблением — «роботом». В первом случае мы подчеркиваем силу, выносливость и умение избегать ошибок, во втором — говорим человеку о его бесчувственности, зачастую пугающей. На этом балансе и держится история робота в кино», — объяснил Говердовский. 

По словам эксперта, с одной стороны, можно представить робота как идеального человека.

«Советский Электроник во всем лучше своего оригинала — лоботряса Сыроежкина. Главный герой другого советского фильма, робот «РБ-235», на бумаге выглядит идеальным гражданином (в отличие от артиста Олега Стриженова, ушедшего на съемках картины в запой): быстро бегает, высоко прыгает, к девушкам не пристает, не пьет и не курит. Однако Роберт заваливает самый важный тест — на человечность; он ломается, не выдержав напряжения людских противоречий», — обратил внимание Говердовский.

С другой стороны, мы видим роботов как угрозу человечеству. Лже-Мария из «Метрополиса» Фрица Ланга — кинематографическая реакция на индустриализацию. Правящий класс не только сделал человека придатком к машине, но и создал андроида-штрейкбрехера. 

«Карел Чапек в своей пьесе R.U.R. предугадал другой пугающий сюжет, популярный в культуре и кино, — бунт машин. Роботы в «Терминаторе» сбросили рабские оковы и решили использовать новообретенную свободу, объявив сезон охоты на своего создателя», — напомнил Говердовский.

В первую очередь роботы — сосуды наших представлений о себе. Люди придают неживым машинам наши лучшие качества, оставляя худшее себе. 

«Мы боимся бесчувственности и жестокости, которую воплощают злые терминаторы. Робот с самого начала был идеальным героем фильма. Как и кинематограф, он — имитация жизни, которая много лет привлекает своей внешней зрелищностью. Как и кинематограф, робот — это отражение человека», — заключил эксперт. 

Этический вопрос

Карел Чапек предугадал концепцию роботов — многие компании сейчас активно выпускают именно человекоподобные устройства и многие из них стараются преодолеть эффект «зловещей долины», чтобы рукотворный человек не вызывал у людей чувство дискомфорта и страха, рассказал сооснователь и директор по развитию компании «Промобот» Олег Кивокурцев.

Кивокурцев считает, что писатель предсказал функциональные характеристики роботов, а также способы их применения. Сегодня они могут слышать, видеть, они общаются с людьми и помогают им. Сервисные роботы и роботы для работы по дому — это одно из самых перспективных направлений робототехники.

«Конечно, сейчас еще далеко до чапековских концепций в силу того, что научно-технический прогресс еще к этому не приблизился. Но концептуальное направление, можно сказать, указал именно он», — отметил Кивокурцев. 

В произведении «R.U.R» роботы — это идеальные слуги человека, которые беспрекословно выполняют все порученные им задачи. Примечательно, что на родном языке автора слово «робот» обозначает каторгу и тяжелую работу. Это неудивительно, ведь Чапек поднимал в своем произведении вопрос о том, правильно ли эксплуатировать «живые» машины. 

Несмотря на все достижения в области искусственного интеллекта, роботы пока не умеют мыслить, у них нет сознания. По словам Кивокурцева, для того, чтобы понять и воспроизвести сознание, людям предстоит разобраться, что это такое и как оно работает. Однако эксперт заметил, что сейчас человеческий мозг изучен лишь на 5%, и сознание у роботов появится нескоро.  

«До тех пор пока у роботов не появятся чувства, безусловно, их можно эксплуатировать и использовать. До этого момента они являются просто набором алгоритмов и куском пластика и железа. Они создаются специально для эксплуатации. Это не страшно, это нормально и роботы от этого не страдают», — заверил эксперт. 

Вице-президент по управлению проектами ABBYY Татьяна Даниэлян также отметила, что в современном мире рано говорить об этике использования роботов.

«Мало кто задумывается, морально ли эксплуатировать роботов.

Это все равно что спрашивать, морально ли пользоваться телевизором или утюгом.

Современная этика ИИ занимается правами людей как потребителей технологий. В кодексах ИИ, принятых в разных государствах и компаниях, описаны обязанности разработчиков решений. Их технологии не должны приносить вред людям», — рассказала Даниэлян. 

Кроме того, роботы в пьесе Чапека созданы по образу и подобию людей. Однако эксперт считает, что делать таких искусственных «людей» дорого и нецелесообразно. 

«Гораздо важнее выполнить задачу быстро и с минимальными затратами… Современные роботы — это или программы, или механические устройства: дроны, роботизированные руки, беспилотные автомобили. Даже роботы, которые призваны быть похожими на людей — например, в парках развлечений, отелях — все равно достаточно сильно отличаются от нас, чтобы избежать путаницы», — уточнил Даниэлян. 

Роботы в деле

Роботов начали применять в промышленности не так давно, всего чуть больше 50 лет назад. Самыми первыми промышленными роботами, которые использовались на производстве General Motors, стали американские машины «Юнимейт» и » Версатран». В то время они представляли собой большой манипулятор, похожий на человеческую руку, который мог захватывать вещи. 

Сегодня технологии продвинулись далеко вперед и роботы поменяли свой внешний вид и проникли в различные сферы жизни. Сейчас почти каждый завод имеет роботов на производстве, и этим никого не удивишь.

В эпоху пандемии особое распространение получили роботы-медсестры. В Индии такие устройства получили название Mitra [в пер. с хинди — «друг»] и вовсю борются с коронавирусом. Они выполняют самые разные задачи -— от дезинфекции поверхностей до консультации пациентов с возможностью дистанционной связи с врачами.

Mitra может вспоминать имена и лица пациентов, с которыми взаимодействовал. Также он помогает больным COVID-19 выходить на связь с семьей и медиками посредством камер и экрана на груди.

Также существуют роботы-администраторы, которые могут записать на прием к врачу, забронировать номер в отеле, проводить до нужного кабинета и даже общаться. 

Примечательно, что робот может проводить все эти процессы совершенно самостоятельно без помощи человека. Область применения таких роботов очень широка: его можно поставить в клинике, отеле, госучреждении или развлекательном центре. 

Чапек показал читателю вполне привычного робота, которого человечество часто представляет как вполне физическую и осязаемую машину — с руками, ногами и головой. Однако кроме таких роботов, существуют и роботы программные. Они представляют собой софт, установленный на отдельный компьютер и выполняющий определенные алгоритмы действия.

Такие роботы имитируют действия человека: могут заходить в системы, изменять там данные или искать нужную информацию, поэтому таких роботов называют виртуальными сотрудниками, объяснил менеджер по управлению изменениями «Райффайзенбанка» Константин Чуканов. 

«Роботы дополняют людей и берут на себя рутинные операции, освобождая время сотрудников для более сложных задач, которые может выполнить только человек… Сотрудникам нравится такая помощь, и количество роботизированных процессов в банке растет», — пояснил Чуканов.

Роботам поручены операции по закрытию счетов клиентов, формированию отчетности и выписок, блокировке карт и многие другие задачи.

Представитель Магнитогорского металлургического комбината [ММК] рассказал, что на предприятии используют программных роботов, действующий по технологии RPA [Robotic Process Automation — роботизированная автоматизация процессов].

«На сегодняшний день в промышленной эксплуатации в Группе ММК находятся десятки программных роботов. Они выполняют самые разные задания: оформляют заказы на трудовые книжки, анализируют использование транспорта, ведут учет производительности труда, собирают и систематизируют данные, сверяют различные документы, формируют отчеты и выписки, взаимодействуют с банками и так далее», — поделился собеседник «Газеты.Ru».

будущее медицинской помощи — Intel

Преимущества робототехники в здравоохранении

Робототехника в здравоохранении повышает уровень качества обслуживания пациентов, эффективность работ в клинических условиях и обеспечивает безопасную среду как для пациентов, так и для медицинских сотрудников.

Медицинское обслуживание высокого качества

Медицинские роботы поддерживают минимально инвазивные процедуры, проводят индивидуализированный и частый мониторинг состояния пациентов с хроническими заболеваниями, интеллектуальную терапию и социализируют пожилых пациентов. Кроме того, так как роботы снижают рабочие нагрузки медицинского персонала, медсестры и другие лица, осуществляющие уход, могут проявлять более высокую степень сочувствия к пациентам и взаимодействия с ними, что может способствовать улучшению самочувствия в долгосрочной перспективе.

Операционная эффективность

Обслуживающие роботы оптимизируют рутинные задачи, снижают физические нагрузки персонала и обеспечивают более последовательные рабочие процессы. Эти роботы могут вести учет инвентаря, делать своевременные заказы расходных материалов, оборудования и лекарств, когда это необходимо. Мобильные чистящие и дезинфицирующие роботы позволяют быстро обрабатывать и подготавливать больничные помещения для новых пациентов.

Безопасная рабочая среда

Обслуживающие роботы обеспечивают безопасность персонала, перемещая расходные материалы и белье в больницах, где присутствует риск воздействия патогенных микроорганизмов. Чистящие и дезинфицирующие роботы ограничивают риск воздействия патогенных микрооранизмов и снижают риск заражения инфекционными заболеваниями в больнице (HAI), сотни учреждений здравоохранения уже используют роботов такого типа.¹ Социальные роботы помогают перемещать тяжелые объекты, например кровати и пациентов, что снижает физические нагрузки работников системы здравоохранения.

Россия заняла второе место в мире по производству сервисных роботов — Российская газета

Россия неожиданно заняла второе место в мировом рейтинге производителей сервисных роботов. Такие данные опубликованы в отчете Международной федерации робототехники (IFR) за 2019 год.

В области производства и использования промышленных роботов Россия по-прежнему проигрывает. Плотность роботизации на наших предприятиях не превышает 5 роботов на 10 тысяч сотрудников при среднемировом показателе 112. В наиболее развитых странах этот показатель в разы больше — 228 в США, 346 в Германии и целых 918 в Сингапуре.

Однако в части сервисных роботов у России есть большой потенциал. Мы производим роботов-помощников, курьеров, навигаторов. Также Россия успешно делает роботизированные протезы — например, кибернетические руки.

Согласно оценкам IFR,в мире 889 производителей сервисных роботов, среди которых 183 — начинающие разработчики. в России производством сервисных роботов занимаются 73 компании. Больше только у США — 223. Следом за Россией в рейтинге идут Германия (69), Китай (64), Франция (52) и Япония (50).

Высокая позиция России может быть связана с большим количеством маленьких стартапов, считает директор Национальной ассоциации участников рынка робототехники Алиса Конюховская. Для сравнения: в России их 17, а в Японии всего 4.

Кроме того, IFR могла не учитывать всех азиатских производителей роботов, полагает Конюховская, так как из-за языкового барьера и сложности подсчетов не все из них могут подавать данные в федерацию.

И все же недооценивать российские компании не стоит. В Российском экспортном центре напоминают, что наша страна не только производит, но и экспортирует сервисных роботов. В этом году компания «Промобот» при помощи РЭЦ поставила своих роботов на службу полиции ОАЭ и в Стамбульский аэропорт.

По промышленным роботам Россия проигрывает, а по роботампомощникам, курьерам и навигаторам, а также роботизированным протезам имеет большой потенциал

«Роботы заменяют человека там, где требуются скучные рутинные операции — выдают чеки, отвечают на одинаковые вопросы, помогают найти выход к гейту в аэропорту», — рассказывают в компании. Это позволяет им быть консультантами, администраторами в МФЦ, банках, аэропортах, гидами в музеях, консьержами в бизнес-центрах.

В мире больше востребованы медицинские сервисные роботы — например, роботизированные системы для проведения хирургических операций. Сервисные роботы также активно используются в сельском хозяйстве и в домашнем быту. Среди последних наиболее популярны роботы-пылесосы и роботы для стрижки газонов. Подавляющее их число производится в США (75%).

По промышленным роботам Россия проигрывает, а по роботам-помощникам, курьерам и навигаторам, а также роботизированным протезам имеет большой потенциал.

Хирургический робот DaVinci — Радиомед Центр

 

Что такое робот DaVinci (Да Винчи)?

Аппарат DaVinci  (Да Винчи) – робот нового поколения, который дает возможность проводить операцию через меленькие разрезы при помощи миниатюрных манипуляторов и 3Д камер высокой резолюции, которые дают хирургу максимально полное изображение места операции. Это единственная коммерчески доступная технология, которая дает хирургу точность, ловкость и контроль традиционной полостной хирургии, в то время как операция проводится через одно-двух сантиметровые разрезы. Следует помнить, что робот не осуществляет контроль операции, каждый аспект хирургического вмешательства контролирует хирург. Система не может быть запрограммирована и не может принимать решения самостоятельно. Каждый маневр выполняется при непосредственном участии хирурга, который использует для этого робота Да Винчи.

 

 

Робот Да Винчи это эргономическая консоль хирурга, стойка с четырьмя роботизированными манипуляторами, высокопроизводительная система обзора InSite® и запатентованные инструменты EndoWrist®. Технология проводит масштабирование движений хирурга и преобразует их в движения инструментов. Сидя у консоли, хирург видит операционное поле, а захватывая и двигая рукоятки манипуляторов, он выполняет необходимые действия. Система плавно транслирует движения хирурга в движения приборов в режиме реального времени. У робота есть четыре манипулятора: два работают с инструментами и соответствуют правой и левой руке хирурга, третий манипулятор управляет эндоскопом, четвертый манипулятор выполняет дополнительные задачи. Основные перемещения осуществляются при помощи рукояток и педалей.

 

Устройство и применение

Используемые при операции аппаратом Да Винчи инструменты, это запатентованные инструменты EndoWrist®, созданные по образцу человеческого запястья, но с большим радиусом движения. Инструменты имеют семь степеней свободы с возможностью гнуться на 90 градусов.  В роботе Да Винчи предусмотрена система подавления дрожания рук, укорочена кривая облучения и повышена трансформация движения руки до недоступных человеческой руке пределов. Увеличенный радиус использования приборов дает возможность проводить операции в ограниченных пространствах (малый таз, сердечная сумка, средостение), улучшив доступ и повысив надежность хирургического воздействия.

 

 

Система обзора InSite® — это трехмерный эндоскоп с высокой резолюцией, и система обработки изображения, которые дают возможность хирургу видеть естественное изображение операционного поля. Синхронизаторы, осветители и блоки управления камерой улучшают и очищают изображение.

Видеосистема Intuitive Surgical включает в себя стереоэндоскоп, которым управляет один из манипуляторов и 3 камеры с микрочипами. Система передает изображение при помощи двух независимых каналов. Предусмотрена обработка изображения, алгоритм усиления контуров и шумоподавление. В результате хирург получает трехмерное изображение операционного поля максимально четкое и резкое, без мерцания или затухания.

При использовании хирургической системы да Винчи во время операции пациент получает полный курс лечения, но испытывает гораздо меньше боли. Значительно сокращается время госпитализации пациента, а его возврат к повседневной деятельности происходит в кратчайшие сроки.

На сегодня операции Да Винчи применяются в области сердечно-сосудистой хирургии, гинекологии, торакальной хирургии, урологической хирургии. И врачи, и пациенты хорошо понимают те беспрецедентные возможности, которые дает применение робота.

 

Робот да Винчи может использоваться для лечения следующих заболеваний:

• Рак мочевого пузыря
• Колоректальный рак (рак прямой кишки)
• Ишемическая болезнь сердца
• Эндометриоз
• Рак матки, шейки матки и яичников
• Тяжелое маточное кровотечение
• Заболевание почек
• Рак почки
• Пролапс митрального клапана
• Ожирение
• Рак простаты
• Рак гортани
• Миома матки
• Пролапс матки

 

Преимущества роботизированной хирургии:

Специалисты в области урологической хирургии, считают, что проведение операций Да Винчи имеет целый ряд преимуществ. Одно из них — возможность получать трехмерное изображение операционного поля, что значительно повышает уровень контроля за ходом операции. Использование робота помогло совершить самый настоящий прорыв в лечении рака простаты в США, Западной Европе, а теперь и в Израиле. Хирурги говорят о том, что с внедрением Да Винчи наступила новая эра хирургической практики — эра «интуитивной хирургии».

Операции аппаратом Да Винчи имеют громадное преимущество по всем показателям по сравнению с обычными операциями и использование робота Да Винчи — прорыв в хирургии, а не просто модное веяние. Основным преимуществом, которым обладает Да Винчи робот является минимальная кровопотеря у пациента в ходе операции, а также быстрое восстановление после операции и возвращение к полноценной жизни в самые короткие сроки.

 

В США хотят сделать одного робота-убийцу, чтобы проверить, насколько он опасен

Группа, возглавляемая бывшим генеральным директором Google Эриком Шмидтом, во вторник завершила двухдневное публичное обсуждение применения ИИ для обеспечения национальной безопасности и технического военного прогресса.

Его заместитель председателя Роберт Ворк, бывший заместитель министра обороны, заявил, что автономное оружие, как ожидается, будет меньше ошибаться на поле боя, чем люди. По словам представителя Google это приведет к сокращению потерь.

Последние восемь лет коалиция неправительственных организаций настаивала на заключении договора о запрете на создание и использование роботов-убийц. Главный аргумент противников применения ИИ на поле боя состоит в том, что человеческий контроль необходим для оценки соразмерности атак и возложения вины за военные преступления. Тридцать стран требуют запрета использования создания роботов-убийц согласно веб-сайту коалиции, а орган Организации Объединенных Наций проводил встречи по этому вопросу как минимум с 2014 года.

Хотя возможности автономного оружия существуют уже несколько десятилетий, беспокойство усилилось с развитием ИИ для их обеспечения. Кроме того, множество исследований обнаружили предубеждения в системах искусственного интеллекта и продемонстрировали примеры злоупотреблений со стороны программного обеспечения.

Комиссия национальной безопасности по искусственному интеллекту США на заседаниях на этой неделе признала риски автономного оружия. Тем не менее, власти пока предпочитают проводить работу по борьбе с распространением роботизированных систем на основе ИИ, а не введение соответствующего договора или их полного запрета. В комиссии заявили, что это «будет противоречить интересам США».

В итоге, члены комиссии пришли к выводу, что Конгресс должен хотя бы подумать о том, чтобы дать шанс роботам-убийцам или системам искусственного интеллекта, сообщает Reuters. В противном случае военные могут никогда не узнать, действительно ли они действуют достаточно эффективно во время военных действий.

Мэри Уэрхэм, координатор восьмилетней кампании «Остановить роботов-убийц», сказала, что акцент комиссии «на необходимости конкурировать с аналогичными инвестициями, сделанными Китаем и Россией … служит только для поощрения гонки вооружений».

Помимо оружия на базе ИИ, в длинном отчете комиссии рекомендовалось использовать ИИ спецслужбами для упрощения сбора и анализа данных; выделять $32 млрд ежегодно из федерального финансирования для исследований ИИ; создать новые органы, включая цифровой корпус, смоделированный по образцу армейского медицинского корпуса, и совет по конкурентоспособности технологий под председательством вице-президента США.

Комиссия должна представить свой окончательный отчет Конгрессу в марте, но рекомендации не являются обязательными.

---

Читать далее

Найден новый вид черной дыры, который не вписывается в теорию относительности

Аборты и наука: что будет с детьми, которых родят

Ученые вывели замену для теории относительности. В чем суть «теории всего»?

Как работают роботы | HowStuffWorks

На самом базовом уровне человек состоит из пяти основных компонентов:

• Структура тела
• Мышечная система для перемещения структуры тела
• Сенсорная система, которая получает информацию о теле и окружающей среде.
• Источник питания для активации мышц и датчиков
• Мозговая система, обрабатывающая сенсорную информацию и указывающая мышцам, что делать

Конечно, у нас также есть некоторые нематериальные атрибуты, такие как интеллект и мораль, но на самом деле физический уровень, приведенный выше список охватывает его.

Робот состоит из тех же компонентов. Типичный робот имеет подвижную физическую структуру, какой-то двигатель, сенсорную систему, источник питания и компьютерный «мозг», который управляет всеми этими элементами. По сути, роботы — это созданные человеком версии животной жизни — это машины, которые копируют поведение человека и животных.

В этой статье мы исследуем базовую концепцию робототехники и узнаем, как роботы делают то, что они делают.

Джозеф Энгельбергер, пионер промышленной робототехники, однажды заметил: «Я не могу дать определение роботу, но я узнаю его, когда вижу его.«Если вы рассмотрите все разные машины, которые люди называют роботами, вы увидите, что практически невозможно дать исчерпывающее определение. У всех свое представление о том, что представляет собой робот.

Вы, наверное, слышали о некоторых из этих знаменитых роботов:

• R2D2 и C-3PO: умные говорящие роботы с множеством индивидуальности из фильмов «Звездные войны»
• Sony AIBO: роботизированная собака, которая обучается через человеческое взаимодействие
• Honda ASIMO: робот, который может ходить на двух ногах, как человек
• Промышленные роботы: автоматизированные машины, работающие на сборочных линиях
• Данные: почти человеческий андроид из «Звездного пути»
• BattleBots: истребители с дистанционным управлением в Comedy Central
• Роботы для обезвреживания бомб
• Марсоходы НАСА
• HAL: Судовой компьютер в фильме Стэнли Кубрика «2001: Космическая одиссея»
• Robomower: робот для стрижки газонов от Friendly Robotics
• Робот из телесериала «Затерянные в космосе»
• MindStorms: популярный робототехнический комплект LEGO

Все эти вещи, по крайней мере, некоторые люди считают роботами.В самом широком смысле робот определяется как все, что многие люди считают роботом. Большинство робототехников (людей, создающих роботов) используют более точное определение. Они указывают, что у роботов есть перепрограммируемый мозг (компьютер), который перемещает тело.

Согласно этому определению, роботы отличаются от других подвижных машин, таких как автомобили, из-за их компьютерного элемента. Во многих новых автомобилях есть бортовой компьютер, но он нужен только для небольших настроек. Вы управляете большинством элементов автомобиля напрямую с помощью различных механических устройств.Роботы отличаются от обычных компьютеров по своей физической природе — к нормальным компьютерам не прикреплено физическое тело.

В следующем разделе мы рассмотрим основные элементы, присутствующие в большинстве современных роботов.

Что такое роботы и как они работают?

Робот — это тип автоматизированной машины, которая может выполнять определенные задачи с минимальным вмешательством человека или без него, а также со скоростью и точностью. Область робототехники, которая занимается проектированием, проектированием и эксплуатацией роботов, за последние 50 лет значительно продвинулась вперед.

IDC определяет робототехнику как один из шести ускорителей инноваций, способствующих цифровой трансформации. К другим относятся 3D-печать, когнитивные вычисления, безопасность нового поколения и виртуальная реальность или дополненная реальность.

Что умеют роботы?

По сути, существует столько разных типов роботов, сколько задач, которые они должны выполнять. Роботы могут выполнять одни задачи лучше, чем люди, но другие лучше оставить людям, а не машинам.

Роботы умеют лучше людей:

• Автоматизируйте ручные или повторяющиеся действия в корпоративных или промышленных условиях.
• Работайте в непредсказуемых или опасных условиях, чтобы выявлять опасности, например утечки газа.
• Обработка и предоставление отчетов для корпоративной безопасности.
• Заполните рецепты на лекарства и приготовьте внутривенные инъекции.
• Доставляйте онлайн-заказы, обслуживание номеров и даже пакеты с едой во время чрезвычайных ситуаций.
• Ассистент во время операций.
• Роботы также могут создавать музыку, следить за береговой линией на предмет опасных хищников, помогать в поиске и спасении и даже помогать в приготовлении пищи.

Несмотря на растущее повсеместное распространение, использование роботов имеет несколько недостатков.

Могут, например:

• оперируют, но не успокаивают напуганных пациентов;
• распознает незаметные шаги в закрытом помещении, но не принимает мер против взломщиков ворот;
• проведут занятия для пожилых людей, но не избавят их от одиночества;
• помогать медицинским работникам с диагнозами, но не сочувствовать пациентам; и
• учатся на данных, но неправильно реагируют на непредвиденные ситуации.

Усложняющиеся возможности роботов в конечном итоге устранят некоторые человеческие задачи, но не все. Современные технологии робототехники могут автоматизировать только 25% задач в непредсказуемых, зависящих от человека областях, таких как строительство и уход. Но роботы зависят от человеческого программирования — и они (вероятно) всегда будут.

Виды роботов

Есть столько разных типов роботов, сколько и задач.

1. Андроиды

Андроиды — это роботы, похожие на людей.Часто они подвижны, передвигаются на колесах или гусеничном ходу. По данным Американского общества инженеров-механиков, эти гуманоидные роботы используются в таких областях, как уход и личная помощь, поиск и спасение, освоение космоса и исследования, развлечения и образование, связи с общественностью и здравоохранение, а также производство. По мере роста числа вариантов использования и приложений рынок Android к 2026 году достигнет 13 миллиардов долларов.

2. Телечир

Телечир — это сложный робот, которым дистанционно управляет человек-оператор для системы телеприсутствия.Это дает человеку ощущение того, что он находится в отдаленной, опасной или чужой среде, и позволяет им взаимодействовать с ним, поскольку телечир постоянно обеспечивает сенсорную обратную связь.

3. Робот дистанционного присутствия

Робот телеприсутствия имитирует опыт — и некоторые возможности — физического присутствия в определенном месте. Он сочетает в себе удаленный мониторинг и управление с помощью телеметрии, передаваемой по радио, проводам или оптоволокну, и обеспечивает удаленные бизнес-консультации, здравоохранение, домашний мониторинг, уход за детьми и многое другое.

Роботизированная хирургическая система da Vinci позволяет хирургам управлять миниатюрными хирургическими инструментами, установленными на роботизированных манипуляторах, с помощью другой руки, имеющей увеличенную 3D-камеру. Камера обеспечивает врачам обзор участка, когда они манипулируют инструментами с помощью управляемых пальцев главного управления.

4. Промышленный робот

IFR (Международная федерация робототехники) определяет промышленный робот как «автоматически управляемый, перепрограммируемый многоцелевой манипулятор, программируемый по трем или более осям.«Пользователи также могут адаптировать этих роботов к различным приложениям. Сочетание этих роботов с ИИ помогло предприятиям перейти от простой автоматизации к более высокоуровневым и более сложным задачам.

По данным IFR, в 2019 году по всему миру было установлено более 3

промышленных роботов, при этом лидирующие позиции занимают Китай, Япония и США.

В промышленных условиях такие роботы могут:

• оптимизировать производительность процесса;
• автоматизировать производство для повышения производительности и эффективности;
• ускорить разработку продукта;
• повысить безопасность; и
• меньше затрат.

5. Роевой робот

Роботы Swarm (также известные как роботы-насекомые) работают в составе флотов от нескольких до тысяч, и все они находятся под контролем одного контроллера. Эти роботы аналогичны колониям насекомых, поскольку индивидуально демонстрируют простое поведение, но демонстрируют более сложное поведение со способностью выполнять сложные задачи в целом.

6. Умный робот

Это самый продвинутый вид роботов.Умный робот имеет встроенную систему искусственного интеллекта, которая учится на своей среде и опыте, чтобы накапливать знания и расширять возможности для постоянного улучшения. Умный робот может сотрудничать с людьми и помогать решать проблемы в следующих областях:

• нехватка сельскохозяйственных рабочих рук;
• пищевых отходов;
• изучение морских экосистем;
• организация продукции на складах; и
• расчистка от завалов зон бедствий.

Baxter, умный робот от Rethink Robotics

Общие характеристики роботов

Не все роботы похожи на HAL 9000 в 2001: A Space Odyssey или BigDog — внедорожный четвероногий робот со сложными датчиками, гироскопами и гидравлическими приводами — от Boston Dynamics.Некоторые из них имеют человеческие черты (андроиды), а другие — все механические конечности (PackBot). Третьи выглядят как брелки (тамагочи) или летающие игрушки (Roomba).

Тем не менее, все роботы имеют некоторые общие характеристики, например:

• механическое строительство
• электрические компоненты
• компьютерное программирование

По мере развития ИИ и программного обеспечения роботы станут умнее, эффективнее и будут решать более сложные задачи.

Роботизированная автоматизация процессов и интеллектуальная автоматизация процессов

Технология роботизированной автоматизации процессов (RPA) включает в себя проектирование, развертывание и использование программных роботов для выполнения следующих задач:

• автоматизировать бизнес-процессы на основе правил;
• оптимизировать работу предприятия;
• экономия человеческих усилий; и
• меньше затрат.

Несколько задач, которые можно автоматизировать с помощью робототехники.

RPA автоматизирует повторяющиеся задачи, чтобы человеческий персонал мог сосредоточиться на более ценной работе. Сценарии использования могут быть простыми (автоматические ответы по электронной почте) или сложными (автоматизация тысяч заданий).

RPA — это ступенька к более продвинутой интеллектуальной автоматизации процессов (IPA). IPA добавляет возможности принятия решений, инструменты искусственного интеллекта и когнитивные технологии, такие как обработка естественного языка и машинное обучение.

RPA ведет к более совершенным интеллектуальным системам автоматизации процессов.

Роботы и робототехника: краткая история

Пьеса 1921 года, р.U.R. , что означает универсальные роботы Россум, чешский писатель Карел Чапек, впервые ввел слово «робот». Эти роботы были искусственными людьми, а не машинами, и могли думать самостоятельно, поэтому они чем-то похожи на современных андроидов. Айзек Азимов сказал, что Чапек ввел слово «робот» во все языки, на которых написана научная фантастика. Азимов представил слово «робототехника» и свои знаменитые «Три закона робототехники» в своем рассказе «Обход».

Первые роботы, хотя в то время их так не называли, на самом деле появились за несколько веков до ревущих двадцатых.В 1478 году Леонардо да Винчи сконструировал самоходный автомобиль, который до сих пор считается важным для робототехники. Хотя эта автономная система не прошла мимо чертежной доски, в 2004 году группа итальянских ученых воспроизвела ее конструкцию в виде цифровой модели, доказав, что она работает.

Новаторские работы Азимова и да Винчи заложили основу для последующих разработок. В 1950 году английский ученый-компьютерщик Алан Тьюринг разработал тест Тьюринга, который первоначально назывался «Имитационная игра», и заложил основу для дальнейших исследований в области искусственного интеллекта и робототехники.

Тест Тьюринга, разработанный Аланом Тьюрингом, представляет собой метод исследования, позволяющий определить, может ли устройство ИИ (компьютер, робот и т. Д.) Думать как человек.

Стэнли Кубрик « 2001: Космическая одиссея » представляет одного из самых первых в мире роботов с искусственным интеллектом, HAL 9000 . HAL может распознавать речь, понимать естественный язык и даже выигрывать шахматные партии. Теперь, когда HAL входит в Зал славы Университета Карнеги-Меллона, он по-прежнему вдохновляет ученых на поиск способов дублирования своих возможностей, которые предполагались в 1960-х годах.

В 1950-х годах Джордж К. Девол изобрел перепрограммируемый манипулятор — Unimate. Инженер Джозеф Энглебергер приобрел патент на робота Девола и преобразовал его конструкцию в первого в мире промышленного робота . В конце концов он получил звание «Отец робототехники».

В 1966 году Массачусетский технологический институт разработал одного из первых ботов на основе искусственного интеллекта, ELIZA, в то время как SRI International позже разработала Shakey, самоуправляемого робота для специализированных промышленных приложений. К началу 70-х ученые успешно интегрировали ботов в медицину с MYCIN, чтобы помочь идентифицировать бактерии, и компьютерный диагностический инструмент INTERNIST-1.В 80-х годах прошлого века была разработана робототехника ALVINN, которая используется в современных беспилотных автомобилях.

К 1990-м годам боты, ориентированные на потребителя, появились в виде компьютерных игр, таких как Tamagotchi. После 2000 года интерес к роботам и робототехнике резко возрос с выпуском SmarterChild, запрограммированного бота в AOL Instant Messenger, который теперь считается предшественником искусственного интеллекта Siri от Apple.

В начале 2000-х годов были изобретены PackBot, военный робот, и Stanley, автомобильный бот , .Примечательно, что PackBot сыграл важную роль в ликвидации последствий терактов 11 сентября, так как службы быстрого реагирования отправили робота в завалы для поиска жертв и оценки структурной целостности обломков. PackBot отправил обратно фотографии из труднодоступных мест, помогая в спасательных операциях.

Stan — робот, который автономно перемещает транспортные средства в целях логистики.

PackBot вдохновил новую эру робототехники, ускорив разработку более совершенных автономных машин, которые теперь помогают в следующих областях:

• Управление чрезвычайными ситуациями
• правоохранительные органы
• прогнозы погоды
• бытовая гигиена
• военная разведка

Позже бытовые роботы, такие как Roomba, и роботы на основе искусственного интеллекта, такие как Siri и Alexa, проложили путь для роботов в повседневной жизни людей, развивая их потенциал.

Современные роботы могут выполнять ряд сложных задач, которые даже полвека назад сочли бы научной фантастикой. Умные, интеллектуальные роботы теперь сотрудничают с людьми и помогают решать проблемы, которые в прошлом казались неразрешимыми.

См. Также: нанотехнологии, сверхъестественная долина, робот телеприсутствия и робототехника

Что такое робототехника? Что такое роботы? Типы и использование роботов.

Ампутант играет музыку с помощью модульного протеза конечности из лаборатории прикладной физики JHU

Как работают роботы?

Автономные роботы

Автономные роботы могут работать полностью автономно и независимо от управления оператором.Обычно они требуют более интенсивного программирования, но позволяют роботам занять место людей при выполнении опасных, повседневных или иным образом невыполнимых задач, от распространения бомб и глубоководных путешествий до автоматизации производства. Независимые роботы оказались наиболее разрушительными для общества, устраняя низкооплачиваемые рабочие места, но открывая новые возможности для роста.

Зависимые роботы

Зависимые роботы — это неавтономные роботы, которые взаимодействуют с людьми, чтобы улучшить и дополнить их уже существующие действия.Это относительно новая форма технологии, которая постоянно расширяется для новых приложений, но одна из реализованных форм зависимых роботов — это современные протезы, которые контролируются человеческим разумом.

Знаменитый пример зависимого робота был создан Johns Hopkins APL в 2018 году для пациента по имени Джонни Матени, человека, которому ампутировали руку выше локтя. Матени был снабжен модульным протезом конечности (MPL), чтобы исследователи могли изучать его использование в течение длительного периода времени.MPL контролируется с помощью электромиографии или сигналов, посылаемых от его ампутированной конечности, которая управляет протезом. Со временем Матени стал более эффективно контролировать MPL, а сигналы, посылаемые от его ампутированной конечности, стали меньше и менее изменчивыми, что привело к большей точности его движений и позволило Матени выполнять такие деликатные задачи, как игра на пианино.

Ведущие робототехнические компании нанимают сейчас

У этих робототехнических компаний сейчас много открытых вакансий.

Каковы основные компоненты робота?

• Система управления
• Датчики
• Приводы
• Источник питания
• Концевые эффекторы

Основные компоненты робота

Роботы созданы для того, чтобы предлагать решения для множества потребностей и выполнять несколько различных задач, поэтому для выполнения этих задач требуются различные специализированные компоненты. Однако есть несколько компонентов, которые являются центральными в конструкции каждого робота, например, источник питания или центральный процессор.В целом компоненты робототехники делятся на эти пять категорий:

Система управления

Вычисления включают в себя все компоненты, составляющие центральный процессор робота, часто называемый его системой управления. Системы управления запрограммированы так, чтобы указывать роботу, как использовать его определенные компоненты, что в некоторой степени похоже на то, как человеческий мозг посылает сигналы по всему телу, для выполнения конкретной задачи. Эти роботизированные задачи могут включать в себя все, от минимально инвазивной хирургии до упаковки на конвейере.

Датчики

Датчики обеспечивают робота стимулами в виде электрических сигналов, которые обрабатываются контроллером и позволяют роботу взаимодействовать с внешним миром. Обычные датчики, обнаруженные в роботах, включают видеокамеры, которые работают как глаза, фоторезисторы, которые реагируют на свет, и микрофоны, которые работают как уши. Эти датчики позволяют роботу фиксировать свое окружение и обрабатывать наиболее логичный вывод на основе текущего момента, а также позволяют контроллеру передавать команды дополнительным компонентам.

Приводы

Как указывалось ранее, устройство может считаться роботом только в том случае, если оно имеет подвижную раму или тело. Приводы — это компоненты, которые отвечают за это движение. Эти компоненты состоят из двигателей, которые получают сигналы от системы управления и движутся в тандеме для выполнения движения, необходимого для выполнения поставленной задачи. Приводы могут быть изготовлены из различных материалов, таких как металл или эластичный материал, и обычно работают с использованием сжатого воздуха (пневматические приводы) или масла (гидравлические приводы), но бывают разных форматов, чтобы наилучшим образом выполнять свои специализированные функции.

Блок питания

Подобно тому, как человеческому телу для функционирования нужна пища, роботам нужна энергия. Стационарные роботы, такие как те, что находятся на заводе, могут работать от сети переменного тока через настенную розетку, но чаще роботы работают от внутренней батареи. Большинство роботов используют свинцово-кислотные батареи из-за их безопасных качеств и длительного срока хранения, в то время как другие могут использовать более компактные, но также более дорогие серебристо-кадмиевые батареи. Безопасность, вес, возможность замены и жизненный цикл — все это важные факторы, которые следует учитывать при проектировании источника питания робота.

Некоторые потенциальные источники энергии для будущих разработок роботов также включают пневматическую энергию от сжатых газов, солнечную энергию, гидравлическую энергию, маховик хранения энергии органического мусора посредством анаэробного сбраживания и ядерную энергию.

Концевые эффекторы

Концевые эффекторы — это физические, обычно внешние компоненты, которые позволяют роботам завершить выполнение своих задач. Роботы на заводах часто имеют сменные инструменты, такие как распылители краски и сверла, хирургические роботы могут быть оснащены скальпелями, а другие виды роботов могут быть построены с захватывающими когтями или даже руками для таких задач, как доставка, упаковка, распространение бомб и многое другое.

10 невероятных вещей, которые могут делать роботы

10 невероятных вещей, которые могут делать роботы

Магазин не будет работать правильно, если куки отключены.

Похоже, в вашем браузере отключен JavaScript. Для наилучшей работы с нашим сайтом обязательно включите Javascript в своем браузере.

• Домой
• Блог
• 10 невероятных вещей, которые могут сделать роботы

Счастливой недели робототехники! У нас есть забавный список, который заставит вас сказать: «Роботы делают ЧТО ?!» Робототехника, когда-то являвшаяся предметом футуристических фантазий, действительно вошла в свои права! От приготовления обеда до проведения хирургической операции возможности роботов быстро расширяются и выходят далеко за пределы сборочного конвейера автомобилей и занимаются ремеслами и задачами, которые когда-то казались невозможными.Читайте обзор некоторых удивительно полезных вещей, которые роботы делают прямо сейчас, и удивляйтесь!

Вы не поверите, но роботы умеют:

1. Готовить!

   Выберите рецепт из запрограммированной библиотеки, и роботизированная кухня Moley Robotics сделает его за вас — от измерения и смешивания ингредиентов до запекания, жарки, кипячения и перемешивания.

2. Опередите вас!

   Механический гепард, построенный инженерами Массачусетского технологического института, развивает скорость около 30 метров.п.х. Этот круизный котенок предназначен для помощи в поисково-спасательных операциях в районах бедствий, которые недостаточно гладки для колесных роботов.

3. Летайте в дружелюбное небо! Дроны

   — тоже роботы, и они работают по всему миру, занимаясь всем — от доставки крови до мониторинга береговых линий Австралии на предмет наличия акул.

4. Помогите вам лучше видеть!

   Роботы могут превратить ряд цифр в очки по рецепту менее чем за час!

5. Готовьте лекарства!

   От фармацевтических рецептов до приготовления капельниц — эти медсестры-роботы катятся за кулисами в аптеках и больницах.Поскольку на поддержание здоровья людей нужно так много всего, это огромная помощь в области медицины!

6. Создавай музыку! Мелодии

   Brain.fm созданы роботами, чтобы синхронизировать их с волнами вашего мозга, создавая потрясающие ритмы.

7. Shape You Up!

   Персональные тренеры-боты проводят тренировки с пожилыми людьми. Они даже следят за участниками и могут определять правильное положение тела.

8. Читай свое настроение!

   Робот-компаньон по имени Пеппер запрограммирован так, чтобы считывать выражения лица и соответствующим образом отвечать песнями, соответствующими вашим настроениям, поддерживающими комментариями и т. Д.

9. Делаем поставки!

   Роботы доставляют все, от онлайн-заказов до обслуживания номеров.

10. Проведите операцию!

    Медицинские учреждения, включая знаменитую клинику Мэйо, используют робототехнику для оперирования пациентов. Использование робототехники обеспечивает «большую точность, гибкость и контроль, чем это возможно с помощью традиционных методов».

& nbsp

Некоторые могут беспокоиться, что растущие возможности робототехники в конечном итоге устранят некоторые человеческие обязанности, но помните, что эти машины — ничто без человеческого фактора. программирования.Начните свой путь к программированию с помощью робота-программиста Ботли уже сегодня!

Робототехника: факты (Научный путь: Общественное телевидение Айдахо)

См. 10 основных вопросов

Что такое роботы?

Робот происходит от чешского слова «робот», что означает «принудительный труд или труд». Сегодня мы используем слово «робот» для обозначения любой созданной человеком машины, которая может выполнять работу или другие действия, обычно выполняемые людьми, автоматически или с помощью дистанционного управления.Робототехника — это наука и исследование роботов.

Чем занимаются роботы?

Представьте, что ваша работа заключалась в закручивании одного винта на тостере. И вы делали это снова и снова на тостере за тостером, день за днем, в течение недель, месяцев или лет. Такую работу лучше выполняют роботы, чем люди. Большинство роботов сегодня используются для выполнения повторяющихся действий или работ, которые считаются слишком опасными для человека. Робот идеально подходит для входа в здание, в котором есть бомба.Роботы также используются на заводах для создания таких вещей, как автомобили, шоколадные батончики и электроника. Теперь роботы используются в медицине, в военной тактике, для поиска подводных объектов и исследования других планет. Робототехника помогла людям, потерявшим руки или ноги. Роботы — отличный инструмент для помощи человечеству.

Краткая история

Роботы кажутся современными изобретениями, но на самом деле данные свидетельствуют о том, что автоматизация была создана для всего, от игрушек до деталей для религиозных церемоний в Древней Греции и Риме.Леонардо да Винчи набросал планы робота-гуманоида в конце 1400-х годов. Жак де Вокансон был известен в 18 веке своей автоматизированной фигурой человека, игравшей на флейте, и уткой, которая могла взмахивать крыльями. Многие автоматизированные изобретения, которые могли вести себя аналогично человеку, были задокументированы на протяжении всей истории. Большинство из них были созданы в основном для развлекательных целей. Писатели-фантасты с большим успехом писали о роботах во всевозможных ситуациях, а это означало, что робот был частью повседневного разговора и воображения.В 1956 году Джордж Девол и Джозеф Энгельбергер основали первую в мире компанию по производству роботов. К 1960-м годам на автомобильном заводе General Motors в Нью-Джерси были внедрены роботы для перемещения автомобильных деталей. Роботы продолжали развиваться, и теперь их можно найти в домах в качестве игрушек, пылесосов и программируемых домашних животных. Сегодня роботы являются частью многих сфер промышленности, медицины, науки, освоения космоса, строительства, упаковки пищевых продуктов и даже используются для выполнения хирургических операций. Ватсон, робот с искусственным интеллектом от IBM, победил игроков-людей в эпизоде ​​Jeopardy.

Так зачем использовать роботов?

Причина, по которой используются роботы, заключается в том, что их часто дешевле использовать, чем людей, роботам легче выполнять некоторые работы, а иногда это единственный возможный способ выполнить некоторые задачи! Роботы могут исследовать газовые баллоны, вулканы, путешествовать по поверхности Марса или в других местах, слишком опасных для людей, в местах с экстремальными температурами или загрязненной окружающей средой. Роботы могут делать одно и то же снова и снова, не скукая.Они могут сверлить, сваривать, красить, обращаться с опасными материалами, а в некоторых ситуациях роботы намного точнее, чем человек & dash; что может сократить производственные затраты, ошибки или опасности. Роботы никогда не болеют, им не нужно спать, им не нужна еда, им не нужен выходной, и, что самое главное, они никогда не жалуются! Использование роботов дает много преимуществ.

Части робота

Роботы могут быть изготовлены из различных материалов, включая металлы и пластмассы.Большинство роботов состоит из 3 основных частей:

1. Контроллер и приборная панель; также известный как «мозг», которым управляет компьютерная программа. Часто программа очень подробна, поскольку она дает команды движущимся частям робота, которым они должны следовать.
2. Механические детали и приборная панель; двигатели, поршни, захваты, колеса и шестерни, которые заставляют робота двигаться, хватать, поворачивать и поднимать. Эти части обычно питаются от воздуха, воды или электричества.
3. Датчики и приборная панель; рассказать роботу о своем окружении.Датчики позволяют роботу определять размеры, формы, расстояние между объектами, направление и другие отношения и свойства веществ. Многие роботы могут даже определить величину давления, которое необходимо приложить, чтобы схватить предмет, не раздавливая его.

Все эти части работают вместе, чтобы контролировать работу робота.

Нанороботы

Нанороботы или наноботы — это роботы, уменьшенные до микроскопических размеров, чтобы помещать их в очень маленькие пространства для выполнения определенной функции.В настоящее время наноботы все еще находятся в стадии разработки. Будущие нанороботы могут быть помещены в кровоток для выполнения хирургических процедур, которые являются слишком деликатными или слишком сложными для стандартной хирургии. Нанороботы могут бороться с бактериями, выслеживая и уничтожая каждую бактериальную клетку, или могут восстанавливать клетки отдельных органов в организме.

Представьте, если бы нанобот мог нацеливаться на раковые клетки и уничтожать их, не касаясь соседних здоровых клеток. Наноботы, вероятно, будут иметь на борту лекарства и хирургические инструменты.Им нужно будет уметь перемещаться по человеческому телу, а затем тоже находить выход. Наноботов можно использовать и в других ситуациях. Крошечные механизмы и инструменты нанороботов могут позволить создавать объекты мельчайших размеров. Некоторые вещи, которые мы только воображаем в научной фантастике, однажды могут стать реальностью. Может быть, однажды вы станете ученым, который будет работать с нанороботами.

Искусственный интеллект

Искусственный интеллект также известен как машинный интеллект или сокращенно ИИ.Некоторым компьютерам и роботам была предоставлена ​​возможность вести себя как человек. Программное обеспечение для распознавания лиц, сложное программное обеспечение для планирования или компьютерные игры, которые дают игрокам ответ на основе действий игроков, — все это формы искусственного интеллекта. Одно время целью ИИ было воссоздать интеллект человека. В настоящее время интеллект насекомых находится в центре внимания исследований и разработок, потому что насекомых и их поведение легче подражать. Наноботы могут основываться на поведении насекомых, работая стаями вместе, чтобы выполнять определенную функцию.

Некоторым роботам и компьютерам была предоставлена ​​возможность учиться и использовать информацию из предыдущих действий для принятия будущих решений. Робот, заполняющий коробку куки-файлами, может «подсчитать» количество куки-файлов в коробке, или компьютер может определить интенсивность движения на улице, чтобы вычислить, когда нужно изменить свет. Эта наука находится на начальной стадии, но разрабатываются роботы, которые могут принимать решения, чтобы подавать еду, переводить слова с одного языка на другой и получать информацию из внешних источников для решения проблем.

Ограничения для роботов

В отличие от фильмов, роботы не могут думать или принимать решения; они всего лишь инструменты, которые помогают нам добиваться результатов. Роботы — это машины с запрограммированными движениями, которые позволяют им двигаться в определенных направлениях или последовательностях. Искусственный интеллект дал роботам больше возможностей обрабатывать информацию и «учиться». Но они по-прежнему ограничены информацией, которую им дают, и функциями, которые им поручено выполнять.

5 вещей, которые роботы делают лучше людей (и 3 вещи, которые они не делают)

Смогут ли роботы когда-нибудь заменить людей во всех сферах нашей трудовой жизни? Этот вопрос — изюминка научно-фантастических рассказов.И теперь, когда [роботы] вносят весомый вклад почти в каждую отрасль, у писателей-фантастов есть свежий материал для размышлений. На данный момент и в обозримом будущем ответ по-прежнему отрицательный. Тем не менее, по мере развития технологий многие работы, которые мы ненавидим (и некоторые любим), могут выполняться роботами лучше.

Вот пять областей, в которых роботы и исследования роботов достигают значительных и практических успехов.

1. Справляться с утомлением
Повторяющиеся действия, такие как ночные патрули без происшествий и сбор больших объемов повседневных данных, утомительны… а некоторые теперь даже говорят, что они вредны.Текущие исследования связывают скучные задачи с длинным списком негативного поведения. Это особенно актуально для монотонных обязанностей, требующих постоянного внимания, не оставляя свободного времени, чтобы облегчить скуку творческой деятельностью. К счастью, роботы уже избавляют нас от рутинных работ, таких как микрозадания на сборочной линии, прополка и, как робот Cobalt, справляются (в основном!) Без происшествий с ночным патрулированием.

2. Чрезвычайная чувствительность
Датчики, такие как высокочувствительные камеры и микрофоны, перешли на технологию plug-and-play с возможностями, о которых невозможно было даже 10 или 20 лет назад.В сочетании с вычислительной мощностью, необходимой для анализа данных с датчиков, роботы теперь могут работать в более непредсказуемых средах. Например, оборудованные датчиками роботы могут видеть сквозь стены, чтобы обнаружить скрытую утечку, обнаруживать вредное качество воздуха или слышать звуки, такие как незаметные шаги, слишком слабые для человеческого уха.

3. Сила и скорость
Роботы — это «умножители силы», кардинально меняющие (и экономящие) строительство и обрабатывающую промышленность.Они могут поднимать тяжелые предметы быстрее и безопаснее, многократно затягивать болты с оптимальным крутящим моментом и работать без перерывов — и все это при сокращении рабочей силы в этих отраслях.

В менее промышленных сферах, таких как корпоративная безопасность, роботы превосходно справляются с быстрым управлением обычными данными о событиях путем сбора, обработки и предоставления отчетов.

4. Непоколебимый фокус
Если вы на самом деле не запрограммируете робота так, чтобы он реагировал на события, пока он занят выполнением задачи, его нельзя отвлечь.У него нет мучительных проблем дома и его не волнуют пикантные рабочие сплетни.

Эти повторяющиеся и отупляющие работу, упомянутые выше, будут бесконечно требовать от робота постоянного и целенаправленного внимания.

5. Идеальное, объективное воспоминание
Существует множество исследований и примеров неправильной человеческой памяти. Например, мы изменяем события в нашем сознании, чтобы сделать их более знакомыми, и, конечно, мы можем расширить правду, если настоящая правда может доставить нам неприятности.Роботы предоставляют автоматизированные списки событий, кадры с камеры и ничего больше. Это фантастическая новость для руководителей службы безопасности, которым на следующее утро предстоит разобраться в ночном происшествии.

3 области, где люди превосходят роботов

1. Сочувствие
Хотя создание роботов, способных сопереживать людям, является предметом многих современных исследований, имейте в виду, что ни ученые, ни философы не могут прийти к единому мнению о том, что такое эмоции на самом деле.

Кроме того, независимо от того, насколько сложным становится эмоциональное оборудование робота, мы все равно понимаем, что это просто набор действий, которые машина запрограммирована воспринимать и демонстрировать.Пока роботам не хватает истинного сочувствия, для сложных человеческих взаимодействий будут нужны настоящие люди.

2. Гибкость
Роботы все лучше учатся и применяют полученные знания в новых ситуациях, но они все еще далеки от способности реагировать на неожиданные ситуации с той же находчивостью, что и человек.

В большинстве случаев новые ситуации по-прежнему требуют вмешательства человека и, когда это возможно и уместно, нового программирования.

3.Приемлемость и доверие
Мы, люди, постепенно привыкаем к роботам в нашей среде. Однако пройдет некоторое время, прежде чем средний взрослый отреагирует на полностью автономного робота, как это делают в футуристических фильмах, — обсуждая травму с квази-разумной машиной, как если бы она была полностью способна понять бедствие. И наша основная реакция на нечеловеческое существо, которое может перемещаться самостоятельно, по-прежнему на уровне рептильного мозга: «Животное!»

Несмотря на то, что Cobalt продвигает исследования в области робототехники и неуклонно совершенствует возможности наших собственных роботов, мы по-прежнему стремимся держать «человека в курсе».«Для сочувствия, гибкости, приемлемости и многого другого пока нет замены.

Примечание редактора: Эта статья была переиздана с разрешения Cobalt Robotics.

5 способов, которыми роботы выполняют обычные задачи лучше, чем люди

Современные роботы не созданы для того, чтобы отнимать рабочие места у своих собратьев-людей. Вместо этого они разрабатываются с упором на выполнение рутинных задач, которые люди не должны выполнять. Эти типы задач, хотя и являются важными, могут быть лучше решены роботом, чем человеком, тем самым освобождая человека для выполнения более важных дел.

5 способов, которыми роботы лучше выполняют обычные задачи (с примерами)

1. Повторение

Люди устают от повторения по прошествии определенного времени. С течением времени наша эффективность и продуктивность начинают падать. Хуже того, длительное повторение может привести к травмам, таким как запястный канал, который может навсегда лишить человека работы. Роботы не страдают от подобных проблем. Они способны многократно выполнять задачи без падения производительности.

Прекрасным примером этой дисциплины в работе являются роботы, используемые Amazon на своих складах.Во время интенсивных отпусков эти роботы работают без остановки, перемещая полки к работникам, чтобы они могли их сканировать.

С этими роботами рабочие могут сканировать до 300 предметов в час и экономить 20 миль ходьбы каждый день. Это по сравнению со 100 объектами, которые они обычно могли бы сканировать без своих роботов-помощников.

2. Точность

Роботы по своей природе точнее людей. Без человеческой ошибки они могут более эффективно выполнять задачи с постоянным уровнем точности.Роботы уже занимаются такими деликатными задачами, как заполнение рецептов или выбор правильной дозировки.

В Калифорнийском университете в Сан-Франциско фармацевт-робот заполняет и отпускает рецепты лучше, чем большинство людей. В более чем 350 000 дозах не было обнаружено ни одной ошибки. Робот также смог лучше оценить, будут ли лекарства взаимодействовать друг с другом у конкретных пациентов.

3. Устойчивость к опасностям

Роботов можно отремонтировать, а людей — при серьезных травмах — нельзя.Вот почему так важно, чтобы роботы брали на себя такие задачи, как производство автомобилей, сварка, заворачивание шурупов, шлифовка или полировка, которые могут быть опасны для человека.

Именно поэтому мы видим, что роботы используются в опасных задачах, таких как обезвреживание бомб. Они могут не только выполнять повседневные или опасные задачи, но и спасать жизни.

4. Простые взаимодействия

Хотя роботы никогда не смогут заменить сложные взаимодействия с людьми, они могут заменить простые взаимодействия, такие как банковское дело или бармен.Например, банковские кассиры часто тратят много времени на выполнение простых задач для людей и могут легко тратить свое время на выполнение более важных банковских задач.

Автоматизация таких задач, как снятие средств, депозиты и другие простые вещи, может освободить кассиров для более важных дел. Сегодняшние банкоматы уже делают такие вещи, но по мере развития технологий они могут выполнять больше задач, чем когда-либо прежде.

5. Интенсивные роды

Такие вещи, как геодезия и сбор урожая, могут быть утомительными для людей, но роботы могут выполнять эти задачи, даже не позвонив больным.Такие роботы, как Wall-Ye, уже используются для выполнения сельскохозяйственных задач. Роботы Wall-Ye V.I.N исследуют виноградники во Франции и обрезают более 600 лоз каждый день.

При этом робот также может собирать данные о почве, фруктах и ​​лозах, чтобы убедиться, что все они в хорошем состоянии. Все мы любим вино, но кто захочет собирать виноград каждый день в течение бесконечных часов на солнце? Для некоторых это звучит неплохо, но они не смогут делать это каждый божий день.