Роботизированными механизмами уже давно сложно кого-то удивить – настолько прочно они вошли в повседневную жизнь людей. Если задуматься, то промышленные производства, логистические процессы и многие другие сложные сферы человеческой деятельности только выиграли от автоматизации. Даже уборку собственного дома или приготовление пищи сегодня можно переложить на плечи специальных устройств, которые с минимальным участием человека прекрасно справятся с поставленными задачами.
B то же время заветная мечта человечества – создание антропоморфного многофункционального робота – пока не достигнута. Но разработчики всего мира неустанно двигаются в этом направлении. И, надо сказать, делают это вполне успешно. В наши дни планета с небывалой скоростью наполняется подобными устройствами самых разных назначений и уровня совершенства, а их стоимость падает с каждым днем. По оценкам экспертов, темпы снижения стоимости роботизированной техники, при ее стремительном совершенствовании, составили 80% за последние 10 лет. Можно с уверенностью сказать, что фантасты середины прошлого века оказались абсолютно правы – человечество вошло в эру роботов.
Свадьба роботов
Вместе с серьезными прорывами в области робототехники происходят и изменения в сознании людей. Создатели антропоморфных механизмов, помимо очевидных прикладных функций, не устают стремиться к наделению своих детищ человеческими чертами. К слову, так было всегда. Человеку гораздо приятнее видеть перед собой не просто набор шестеренок и лампочек, помещенный на подвижную платформу, а узнавать в устройстве что-то понятное и привычное. Так что, полностью следуя библейской традиции, ученые-демиурги создают роботов, более или менее похожих на человека. Безусловно, тут находится место и технической оптимизации, ведь робота гораздо проще установить на колеса, чем разрабатывать для него специальные «ноги». Но в целом человекоподобный вид таких механизмов – безусловный лидер дизайна в робототехнике еще с древних времен глиняных шагающих големов.
Вот только сейчас разработчики заботятся не только о внешнем виде своих детищ – они активно углубляются в социально-культурную сферу. И одно из ярких подтверждений того, как изменилось отношение людей к их творениям, мы получили совсем недавно. 27 июня 2015 года в Японии состоялась первая в мире церемония бракосочетания роботов. Мероприятие было организовано творческой группой Maywa Denki, которая выпускает человекообразные механизмы для выступлений и шоу. Вход на мероприятие был платным – всего за 10 тыс. йен (около 81 доллара) любой желающий мог стать свидетелем исторического события. Желающих набралось целых 100 человек.
В роли жениха выступал робот Frois, разработанный компанией-организатором. Механизмы данной модели широко применяются в выступлениях Maywa Denki и имеют нарочито раритетный вид. Пожалуй, именно таким обликом наделяли автономных роботов писатели-фантасты прошлого столетия. Высокая антропоморфная конструкция Frois складывается из угловатых форм и венчается ведрообразной головой с вращающимися глазами и застывшей улыбкой. Передвигается робот с помощью колес, встроенных в «ступни». В качестве «рук» робота используются два клешнеобразных манипулятора с функцией захвата. Frois предстал перед зрителями в нарядном малиновом цвете и с черной бабочкой на шее.
Его невестой выступила разработка ученого Такаюки Тодо, который сконструировал очень реалистичного андроида с лицом известной японской поп-звезды Юкки Касиваги. Первоначальное имя этого робота было Yukirin, но из-за обвинения в нелегальном использовании имени-бренда, робота переименовали в Roborin. «Новобрачная» выглядит гораздо современнее, чем Frois – она может моргать, поворачивать голову, владеет достаточно разнообразной мимикой. Руки Roborin практически неотличимы от человеческих – матовая «кожа», работающие локтевые и плечевые суставы, миниатюрные женские запястья. Передвигается робот также на колесах, скрытых в ступнях конструкции.
Но какая же свадьба без распорядителя торжества? В роли ведущего церемонии также выступил робот по имени Pepper – одна из последних разработок союза японской телекоммуникационной компании SoftBank, французской Aldebaran Robotics и интернациональной группы компании Foxconn. Pepper представляет собой низкую гуманоидную фигурку с милым выражением «лица» и подвижными «руками». Его особенность состоит в том, что благодаря системе камер и датчиков он способен распознать эмоциональное состояние человека при контакте и выстроить линию поведения, исходя из полученных данных. Робот умеет общаться на нескольких языках и способен самообучаться в процессе работы, дополняя существующие алгоритмы реакций «полевым» опытом. Это устройство создавалось как идеальный работник-консультант для розничных магазинов. Оно в состоянии поприветствовать гостя, уточнить цель его прихода и проконсультировать в вопросе выбора товара.
Pepper справился с ролью распорядителя брачной церемонии как нельзя лучше. По его команде жених и невеста обменялись кольцами, поцеловались и разрезали свадебный торт. После «официальной» части состоялась шоу-вечеринка с участием роботов и гостей. И хоть в зале нередко слышался смех – особенно в момент, когда жених не дотянулся до губ невесты при брачном поцелуе, – за кажущейся комичностью мероприятия многим был очевиден факт: люди одобрили и включили роботов в свой культурно-социальный институт, признав за ними определенные права, ранее присущие исключительно человеку.
Спорт для роботов
С недавних пор люди организуют для роботов спортивные состязания. Пожалуй, самым популярным из подобных шоу стали битвы машин. Сама идея столкнуть в поединке механических бойцов, по сути, перекочевала со страниц фантастических романов в реальный мир. В 1992 году американец Марк Торп, дизайнер из LucasToys, в свободное от работы время мастерил дома радиоуправляемый пылесос. Правда, в этом деле он не преуспел, зато у него родилась мысль: вот бы организовать шоу, в котором различные механизмы будут сражаться друг с другом. В 1994-м он сумел заручиться поддержкой спонсоров и провел в Сан-Франциско первый поединок машин. Потенциал таких гладиаторских боев был оценен телевизионными компаниями, в частности ВВС, посредством которых мир увидел уже несколько сезонов битвы роботов.
К участию в соревнованиях допускались любые устройства на дистанционном управлении, специально сконструированные для шоу и имеющие самое разное вооружение – от молотка до циркулярной пилы. Соревнования изначально делились на три этапа: бег с препятствиями, где механические участники на скорость преодолевали дистанцию, полную неожиданных ловушек; круглая арена, где они бились с патрульными роботами; арена, где финалисты сражались друг с другом до победного конца.
Параллельно получили популярность и спортивные встречи роботов по футболу, бегу, боксу и ряду других дисциплин.
Первые Олимпийские игры роботов
В 2010 году в Китае прошли первые Олимпийские игры роботов. Машины, созданные в 18 университетах мира, соревновались друг с другом в легкой атлетике, гимнастике, беге на различные дистанции, командных видах спорта, а также в танцах и трюковых представлениях.
А в 2014 году премьер-министр Японии – безусловного лидера по производству и внедрению в жизнь самых разнообразных высокотехнологичных устройств – заявил, что во время Летних олимпийских игр 2020-го, которые пройдут в Токио, параллельно будет проведена Олимпиада роботов. Ее регламент уже разрабатывается в тесном сотрудничестве Министерством спорта и ведущими робототехниками страны.
Братья меньшие
Идею создания роботов в облике животных новой также не назовешь – еще в XVIII веке французский механик Жак де Вокансон продемонстрировал механическую утку, способную плавать и глотать пищу. Однако с тех пор робототехника шагнула далеко вперед.
Сегодня, например, большой популярностью пользуются роботизированные домашние животные. Так, механический пес Zoomer, созданный компанией Spin Master, не уступает по многим показателям настоящему щенку. Он умеет быстро «бегать» на своих лапках-колесиках, лаять, а если его погладить или похвалить, то и вилять хвостом. Большие светодиодные глаза робота выступают индикатором настроения устройства – по изменению цвета можно понять, какие «чувства» испытывает питомец. Как и настоящая собака, Zoomer может выучить несколько команд, например «дай лапу» или «притворись мертвым». А еще, как и любой живой пес, он может в активном состоянии куда-нибудь спрятаться и, в зависимости от настроения, либо откликнуться на зов хозяина, либо проигнорировать его.
В отличие от пса Zoomer, продукт компании Sega – кошка Венера – облачен в мягкую шубку, что сильно повышает ее сходство с настоящим животным. Венера – очень ласковый питомец: она мурлычет и щурится от поглаживаний, ластится к хозяину, а если ей не оказывать должного внимания, начинает требовательно мяукать.
В последнее время зооморфные роботы действительно получили значительный импульс в развитии. Яркий пример – разработка компании Festo под названием Bionic Kangaroo. Этот робот выглядит как детеныш кенгуру и имеет такой же механизм передвижения. Bionic Kangaroo ориентируется в пространстве с помощью камер и датчиков, а перемещается прыжками, в точности копируя движения животного, по подобию которого он создан. По словам разработчиков, данная модель весьма ярко демонстрирует освоение природных биомеханических процессов робототехникой. Для начала движения устройству необходим только первый импульс. Энергию для всех последующих прыжков он будет накапливать за счет собственной инерции от приземления на упругие «лапки». То есть разработка полностью соответствует концепции минимального потребления энергии при длительном процессе работы.
Принцип внедрения биомеханики в робототехнику положен и в основу работы швейцарских исследователей из политехнического университета Лозанны. Группа ученых разработала робота-саламандру, который в точности воспроизводит принцип движения своего живого прототипа. Швейцарцы весьма основательно подошли к проекту. Более 10 лет они исследовали с помощью трехмерной камеры движения животных с тем, чтобы максимально точно зафиксировать все особенности их пластики на суше и в воде. Известно, что эти земноводные при движении используют не только лапки, но и весь скелет до кончика хвоста. И каждое движение было зафиксировано с помощью 3D-датчиков и потом скрупулезно воплощено в механической саламандре – роботе Pleurobot. К слову, создание швейцарских ученых оказалось крупнее большинства своих прототипов – его длина составляет около 70 см. В конструкции робота использованы десятки приводов и шарнирных механизмов, благодаря которым все движения устройства в точности воспроизводят энергетически эффективные движения живых саламандр.
Не меньшей популярностью пользуются и роботы-птицы. Развитие беспилотных летательных аппаратов подтолкнуло современных робототехников к прорыву – они сумели вывести механических птиц на совершенно новый уровень. Особенность многих летающих роботов в том, что они используют для перемещения в пространстве уже освоенные способы – те же, по которым летают и садятся самолеты и вертолеты. Скажем, принцип сброса скорости и постепенного замедления при контакте с посадочной поверхностью, либо же принцип постепенного уменьшения подъемной силы. Настоящие птицы при приземлении ведут себя совершенно иначе. Они намечают необходимую точку и резко тормозят при подлете к ней, останавливаясь ровно там, где планировали. Эту особенность подметили двое исследователей из университета Иллинойса, которые сконструировали робота-птицу таким образом, чтобы ее полет наиболее точно повторял биомеханику настоящих пернатых. Так, устройство имеет подвижные крылья, которые могут изменять угол наклона и геометрию для резких маневров в полете. Приземление оно осуществляет в точности, как птица: при подлете к намеченной точке резко взмахивает «крыльями» и «спрыгивает» с малой высоты прямо в назначенное место.
Свой среди своих
Как мы знаем, далеко не все птицы умеют летать. Но и не всем роботам-птицам это необходимо, ведь главное – выполнение возложенных функций. Уже довольно долгое время при изучении популяций пингвинов используется разработка ученых Страсбургского университета. По сути, это обычный вездеходный зонд на четырехколесной платформе. Но его изюминка в том, что внешний дизайн устройства выполнен в виде пингвиненка. Серенькая шубка, черная голова, клювик и лапки не вызывают подозрения у стаи пингвинов, и зонд свободно перемещается среди своих «сородичей», передавая ученым ценные сведения об их жизни.
Не обошли робототехники вниманием и насекомых. Модель IPhone Controlled Bug имеет вид небольшого жука с крылышками. Его мощности хватит для того, чтобы улететь на несколько километров от хозяина и с помощью встроенных камер позволить ему насладиться видами полета. А мощный миниатюрный микрофон сможет даже записать и передать на смартфон оператора окружающие звуки или человеческую речь. Другое роботизированное «насекомое», созданное уже упоминавшейся компанией Festo, представляет собой огромную – размах крыльев 63 см – стрекозу. Каждая деталь в нем «подсмотрена» у живого насекомого и служит для полета и посадки в стрекозином стиле. Крылья сделаны из полупрозрачной и прочной мембраны, в голове и теле установлены камеры и датчики, в хвостовой части расположены стабилизаторы полета. За счет достоверно воспроизведенной формы тела, устройство имеет высокую подвижность и гибкость, позволяющую маневрировать во время полета и приземляться точно в намеченном месте.
А разработчики из Гарвардского университета сумели сделать своих роботов-насекомых настолько маленькими, что те практически не отличимы от мелких комаров или крупных мошек. В их конструкции были применены сложные технические решения, значительно обогатившие отрасль робототехники в целом. Так, чтобы добиться 120 взмахов в секунду, разработчики использовали миниатюрные пьезоэлектрические приводы, которые реагируют на электрическое поле. В корпус из углеродного волокна была помещена сложная «нервная система» из пластиковых петель, которая позволяет каждому крылу двигаться самостоятельно и контролировать количество взмахов, напрямую влияя на полет. Управляются роботы посредством устройства дистанционной связи, в специальной программе предусмотрен режим «роя» – группового контроля за целой стаей «насекомых».
Темпы интеграции роботов в повседневную жизнь человека действительно поражают. Будущее немыслимо без роботизированных аппаратов – и человечество свыкается с мыслью о тесном сосуществовании машин и людей. Но перед учеными и конструкторами до сих пор стоят этические и философские проблемы взаимодействия человека и механических устройств, которые были сформулированы еще Айзеком Азимовым в 1942 году: «Робот не может причинить вред человеку или своим бездействием допустить, чтобы человеку был причинен вред. Робот должен повиноваться всем приказам, которые дает человек, кроме тех случаев, когда эти приказы противоречат Первому Закону. Робот должен заботиться о своей безопасности в той мере, в которой это не противоречит Первому и Второму Законам».
И если в сфере практического применения роботов наука движется семимильными шагами, то в реализации этих принципов за прошедшие полвека научное сообщество продвинулось ничтожно мало. По мнению многих ученых, до создания полноценного искусственного интеллекта осталось не так уж много времени. Возможно, как раз «очеловечивание» роботов и их включение в культурную среду людей сыграет решающую роль в реализации законов робототехники на практике.
