Скоро ли роботы заменят человека?
Техногенные «страшилки» – любимая тема масс-медиа с тех пор, как компьютер обыграл человека в шахматы. Подумать только, кучка транзисторов и конденсаторов оказалась умнее венца творения! Специалисты уже утомились объяснять, что там да как с этим шахматным матчем. Электрический шахматист «Дип Блю» вошел в историю как «умный робот», хоть не был ни «умным», ни даже роботом.
Между тем, год от года настоящих роботов становится все больше. И если раньше это были «руки» конвейера и «умные» пылесосы, то сегодня ученые с каждым днем все ближе к цели. А цель вам известна, если вы видели хотя бы один научно-фантастический фильм или читали книжки, – робот должен выполнять такие же разные и такие же сложные задачи, как человек, создавший его.
Но вопрос не только в том, возможно ли это в принципе – главное, нужно ли это вообще.
Мы строили, строили…
История робототехники следует вполне логичным путем. Сначала умными машинами стали заменять людей в опасных ситуациях. Появились роботы-саперы, механические руки начали работать с ядохимикатами и в цехах с очень высокими температурами. О том, как в будущем американская армия планирует полностью перейти на использование механизмов на войне, мы писали в отдельной статье.
Потом появилась возможность применять роботов там, где человеку не удается быть достаточно точным и аккуратным, – в приборостроении и электронике. Машины недрогнувшей «рукой» ставят микроскопические чипы на крохотные микросхемы. Наконец, роботами стали заменять людей в монотонной конвейерной работе – они собирают автомобили, упаковывают пищевые продукты, штампуют детали машин. Инженеры шутят, что первый шаг к очеловечиванию роботов был сделан тогда, когда их научили размножаться – т.е. производить детали для себе подобных и собирать их.
Но в любой сфере деятельности человека есть область ремесла и область искусства. Одно дело – строить многоквартирные дома, совсем другое – проектировать уникальные дворцы или башни-небоскребы. Но обоими делами занимаются одни и те же люди – архитекторы. Точно так же дело обстоит и с робототехникой. Здесь ученым и инженерам мало создавать роботов, выполняющих определенные задачи. Самых «продвинутых» манит идея воспроизвести в металле и пластике подобие живого существа.
Ученые давно стремятся понять инженерные достижения природы и повторить их. Они утверждают, что лучшего учителя не найти. Например, профессор Хидеюки Савада из университета Кагава в Японии создал «робот-рот». Эту конструкцию, похожую на игрушку из силикона, резины и пластика, подключенную к компьютеру, показали на выставке «Роботех 2011». Затея была в том, чтобы сделать речевой аппарат, максимально похожий на настоящий и внешне, и функционально. «Робот-рот» имеет искусственные легкие, язык, голосовые связки и даже носовую полость, через которую звук должен резонировать.
Механизм подключен к компьютеру и поставлен перед микрофоном. Он издает звуки, сам же их «слышит» и «учится», сопоставляя свой результат с эталонной записью, чтобы с каждым разом звук все больше напоминал человеческую речь. Получается у него пока, честно говоря, не очень, даже когда, по мнению самой машины, она звучит точь-в-точь как живой голос из записи-образца.
С другими частями тела инженеры пока хитрят. Так, глаза известного робота Домо, презентованного пять лет назад в Массачусетском технологическом институте, внешне очень похожи на человеческие, но внутри – обычные миниатюрные видеокамеры, и распознавание изображения идет традиционным способом.
Но если «робот-рот» Савады имеет чисто научное значение, то другой подобный прибор, произведенный коммерческой компанией Кокоро, применяется на практике. Робот «Симроид» выглядит как женская голова и плечи и предназначен для обучения стоматологов. Его лицо анатомически точно и создано из материалов, близких по свойствам к человеческой коже, под которой есть пневматические «мышцы». Благодаря им движения «Симроида» выглядят натуральными. «Рот» робота насыщен чувствительным датчиками, и он отмечает те моменты, когда пациент почувствовал бы боль. А за счет запрограммированной мимики и небольшого «словарного запаса» – набора аудиозаписей – его реакция похожа на человеческую. Можно было бы сказать, что теперь процесс обучения студентов-дантистов упростится: им не придется тренироваться на людях – вместо пациентов пострадают роботы. Но «Симроид» стоит таких астрономических денег, что, видимо, только японские стоматологи будут учиться с его применением.
Каждый такой проект – воспроизведение части человеческого тела – считается огромным достижением. Но обывателю не всегда понятно, почему. Давайте разберемся.
Одна из самых удивительных черт человеческого характера – склонность находить нетрадиционное применение любой вещи, за которую мы беремся. Из бутылочных пробок делают картины, мусор превращают в стройматериал, мобильные телефоны швыряют на дальность и получают за это призы.
С роботами та же история. Чтобы управлять роботом-сапером, нужно долго учиться. Такие люди в штате полиции – на вес золота. В позапрошлом году самых выдающихся из них собрали в исследовательском центре в Лос-Аламосе и устроили соревнование – «робот-родео». Электронных саперов стоимостью четверть миллиона долларов каждый отправили проходить полосу препятствий, решать головоломки и ездить по лабиринтам. А под занавес суперспециалисты заставляли своих металлических «марионеток», способных обезвреживать любые известные человечеству взрывные устройства… жарить блинчики. Причем это тоже была конкурсная дисциплина – оценивали конкурсантов специально приглашенные судьи, а полицейские-программисты долго готовились к соревнованию и тренировались.
В чем практическая польза блинов «роботизированного приготовления», непонятно. Видимо, ученые тоже люди и хотят иногда развлечься.
Мозг против процессора
Мы привыкли думать, что главная задача мозга – запоминать информацию и использовать ее для принятия решений. Иными словами, это хранилище данных плюс очень мощный компьютер. Отсюда и вера людей в искусственный интеллект. Как только, дескать, мы построим процессор, сопоставимый по мощности с мозгом, и снабдим его достаточной базой данных, он начнет думать не хуже нас. Но компьютеры требуемой мощности уже появились, а искусственного интеллекта все нет. В чем же дело?
Штука в том, что развитый мозг нужен человеку для другого – по крайней мере, так считают ученые-нейрофизиологи. С его помощью тело выполняет сложные и точные движения и учится новым действиям.
Мы уже упоминали про «Дип блю». Про него любят вспоминать и в разговорах о моторике роботов. Компьютер обыграл сильнейшего шахматиста планеты и может сделать это снова. Но насколько сложно поднять с доски шахматную фигуру и аккуратно поставить ее на нужную клетку? Даже ребенок запросто справится с такой задачей, а робота это ставит в тупик. И мы имеем в виду не программу-шахматиста, а современные машины, предназначенные для манипуляций.
Вот пример. В одном из самых продвинутых научных центров сконструировали робота, выглядящего, как человеческая рука, и набитого электроникой и гидравликой на астрономическую сумму. Он может взять со стола бутылку и налить определенное количество воды в стакан. Это ВСЕ, что умеет робот – но он считается прорывом в робототехнике. Эту руку разрабатывали и строили три года, но если потребуется, например, перелить воду из стакана обратно в бутылку, придется создавать нового робота.
Любое движение, даже самое простое – это одновременное сокращение нескольких мышц, каждая из которых сама по себе непросто устроена. И мышечное усилие должно быть очень точным. Все это – сложная система, которую эволюция создавала и отлаживала тысячелетиями. Инженеры пока не могут с ней тягаться. Большинство современных роботов, способных двигаться, выполняют всего несколько действий. А уж о том, чтобы с человеческой точностью манипулировать предметами, и говорить не приходится.
Роботы могут много сказать о мировоззрении людей, которые их создали. В Японии, например, сделали робота-учителя Сато. Андроид выглядит как миловидная женщина, но двигаться в нем могут только лицевые «мышцы». Сначала Сато спроектировали для «ресепшнов» административных зданий, но потом обнаружили, что детям она нравится гораздо больше, чем взрослым. Все, что робот пока умеет – это «вызывать» учеников по именам, делать объявления и реагировать на шум окриком «потише там». Главное достоинство Сато – ее мимика. По мнению инженеров, она снабжена всем необходимым набором реакций для общения с детьми. Ее лицо может отражать шесть «эмоций», и вот что любопытно: только одна из них положительная – радость. Остальные пять – удивление, страх, отвращение, гнев и печаль. .То ли инженеры чего-то не понимают в детях, то ли в японских школах учеба идет совсем иначе, чем в наших.
Найди десять отличий
Вообще, японцы впереди планеты всей по части робототехники, а самый известный человек в этой области – профессор Хироши Ишигуро. И в создании робота, похожего на человека, Ишигуро тоже дает фору всем прочим лабораториям и НИИ.
Самое известное творение профессора – «Джеминоид» (от слов gemini – близнец и android – робот, похожий на человека). Он в точности копирует контуры тела и внешность создателя, его жесты и голос неотличимы от жестов и голоса самого Ишигуро. Более того, ученый пересадил ему свои настоящие волосы.
В новостях и специализированных пер едачах Ишигуро обычно появлятся бок о бок с Джеминоидом и иногда можно перепутать, где робот, а где человек. Но большую часть времени разница все же видна. Джеминоид многого не умеет – например, ходить и даже просто поворачиваться. К тому же внешне робот не является точной копией профессора и, скорее, похож на его младшего брата. Да и выражение лица у него, надо сказать, большую часть времени глуповатое.
Эти недостатки не помешали Ишигуро найти роботу применение. Джеминоид присутствует на заседаниях совета директоров компании вместо своего прототипа. Через него ученый слышит и говорит. Что-то подсказывает, что инженер при создании «копии себя» думал не столько о развитии науки, сколько о том, чтобы удалиться от людей и больше с ними не общаться.
Ближайший сородич Джеминоида – Актроид – тоже родом из Японии. Красивую девушку-робота сконструировали для промо-акций на выставках и научных конференциях. Актроид тоже не умеет двигаться – только хлопать глазами и выражать свое «настроение». Основные усилия создателей пошли на достижение естественной мимики и модель искусственного интеллекта. Актроид распознает человеческую речь и умеет реагировать на нее более чем 40 тыс. реплик на четырех языках и примерно 2 тыс. разных выражений лица.
Этого робота тоже создал профессор Ишигуро. А вслед за ним – улучшенную версию, Актроид-Ф, который удостоился места в книге рекордов Гиннесса как «первый настоящий андроид». Он все так же не может двигаться, но ему нашлось куда более благородное применение, чем двум его предшественникам. Актроид-Ф предполагается использовать в больницах в качестве сиделки. Его работа – наблюдать за состоянием больного, разговаривать с ним и на основании слов пациента или его поведения посылать сигнал врачам и медсестрам. Предполагается, что видеть рядом с кроватью «помощника», похожего на человека, тяжелобольным людям будет приятнее, чем иметь дело с обычной видеокамерой и микрофоном.
Правда, мимику Актроида простые люди, неспособные восхититься прогрессом науки, описывают как «раздражающую и пугающую». Хотя ученые потратили немало времени и сил, чтобы выделить в движениях человеческого лица мельчайшие элементы, каталогизировать их комбинации и потом дотошно воспроизвести на лице робота. В чем же дело?
Пугающая долина
В 1970 году этот термин ввел Масахиро Мори, выдающийся на тот момент японский робототехник. Он провел исследование о восприятии людьми внешнего вида роботов. Задача была проста: подтвердить, что чем более машина похожа на человека, тем приятнее людям смотреть на нее и с ней взаимодействовать.
Однако Мори обнаружил неожиданное. Самые «человекоподобные» роботы казались людям пугающими или неприятными. Более того, в случае с подвижными машинами эффект усиливался. «Слегка похожие» на человека механизмы казались опрошенным куда симпатичнее в движении, а «очень похожие» пугали еще сильнее. «Граница» симпатии находилась где-то в области роботов, которые по очертаниям похожи на людей, но внешне все еще однозначно роботы. Поначалу Мори не мог найти объяснения такому феномену. «Провал» на составленном им графике, соответствующий антипатии людей к похожим на них роботам, получил название «Пугающая долина».
Оказалось, что феномен этот был известен людям и раньше, но не в науке, а в искусстве. Художники-мультипликаторы и мастера-кукловоды подсказали ученому ответ. Дискомфорт, как установил Масахиро Мори, вызывали мелкие несоответствия, от которых невозможно пока избавиться при создании роботов. Неестественно ровная синтезированная речь, излишняя плавность или, наоборот, «дерганость» движений, искусственность мимики – все это человеческий мозг замечал, но не мог объяснить и оказывался в тупике.
Аниматорам и кукольникам известно: чтобы вызвать симпатию у зрителя, особенно ребенка, персонаж или кукла должны обязательно быть похожи на человека, но только до определенной степени. С другой стороны, если добиться абсолютного сходства нарисованного персонажа с человеком, эффекта психологического отторжения теоретически можно избежать. Преодоление «пугающей долины» стало великой целью для современных 3D-художников. Впрочем, если вы видели «полностью компьютерные фильмы», которые выпускал в последние годы Голливуд – «Беовульф», «Полярный экспресс», «Рождественская история» – то знаете, что это пока никому не удалось. Фильмы эти трудно назвать игровыми – они полностью компьютерные. Но и анимационными их не назовешь: моделями для персонажей были настоящие актеры. Художники из кожи вон лезли, чтобы сделать картинку неотличимой от обычного кино. Но наш мозг, оказывается, не так-то просто обмануть. В нарисованные на компьютере взрывы, пейзажи и динозавров мы верим, а вот «искусственных» людей узнаем с легкостью.
Главное достижение 3D-анимации на сегодня – Эмили, анимированная девушка, которую нарисовали, чтобы вести новостной портал в Интернете. На статических кадрах ее в самом деле можно принять за человека. Но стоит ей появиться на видео и заговорить, как вы поймете, что она ненастоящая. Все дело в мелочах – в странном движении глаз, или неестественном искривлении рта, или в другой ерунде.
А что касается комфорта и развлечения пациентов в больницах – там, где Актроид-Ф не добился особенного успеха, прижился другой робот, «Паро». Но это вовсе не андроид – скорее, очень умная электронная игрушка. Он выглядит как милый пушистый белек (детеныш морского котика), умилительно хлопает ресницами, просит его погладить, урчит и ластится. Чтобы его зарядить, нужно вставить ему в рот специальную соску, провод от которой включается в розетку.
Правда, Паро стоит 6000 долларов и потому не применяется в обычных клиниках. Зато он используется в терапии пациентов с болезнью Альцгеймера и некоторыми психическими расстройствами. В основном в Японии, где роботов, похоже, любят больше, чем людей. Но почему бы вместо робота, которого нужно гладить и тискать, не завести для пожилых людей живых кошек или щенков? Дело в том, что для инфекционных и хирургических больниц Паро подходит больше: он стерилен и не вызывает аллергии.
Распознавание речи – давно не новость. Последняя модель пресловутого «Айфона» оснащена голосовым интерфейсом «Сири», который понимает множество команд. Управлять телефоном – включая поиск в Интернете – можно исключительно голосом. Программа знает несколько языков. Но есть один нюанс: «Сири» пока не понимает пользователей с дефектами речи, акцентом или плохим произношением. На публичной демонстрации она так и не смогла понять, чего от нее хочет картавый журналист.
Доктор Андроид
Пока одни инженеры занимаются «очеловечиванием» роботов, другие сосредоточены на их практическом использовании. И каждый день в этой сфере достигаются новые вершины. Наиболее актуальная сфера применения роботов в настоящий момент – медицина. Мы уже упомянули о некоторых врачебных роботах, вот рассказ еще о нескольких.
Корейские студенты-медики, например, изучают акушерство с помощью робота-роженицы Ноэль. Она сконструирована специально для того, чтобы моделировать разные способы принятия родов, осложнения при них и оценивать эффективность действий врачей, имитируя возможный вред для матери и младенца. Ноэль и ее «дитя» выполнены анатомически точно, и студенты воспроизводят с ними весь цикл операций – как при нормальных родах, так и при кесаревом сечении.
Роботов-пациентов в японской и американской практике уже множество. С их помощью отрабатывают разные методы эндоскопии (зондирования), хирургические техники и реанимационные действия. Молодые медики доводят до автоматизма действия, от четкости которых может зависеть жизнь пациентов, и в процессе обучения никого не травмируют и не доставляют дискомфорта.
Но помимо «тренировочных» пациентов существуют и настоящие роботы-врачи. Используются они там, где цена ошибки особенно высока – в микрохирургии.
Кроме простых и всем известных заболеваний глаз, которые лечатся в лучшем случае каплями, а в худшем – лазерной коррекцией, есть и другие, более редкие. Тем, кто смотрит «медицинские» сериалы, знакомы пугающие сцены, в которых пациенту необходимо ввести лекарство прямо в глазное яблоко – через белок или даже через зрачок. Глаз фиксируют специальными зажимами, чтобы человек не пошевелился или не моргнул, специальную установку наводят, чтобы попасть в нужную часть глаза, и пневматика аккуратно направляет иглу, куда следует. Это трудоемкая, опасная и крайне неприятная, в том числе психологически, процедура. Впрочем, вытерпеть ее один раз – еще куда ни шло. А изо дня в день в течение нескольких месяцев – немыслимо. Но при некоторых болезнях лекарство нужно вводить в глаз очень часто.
Для таких случаев ученые создали микроскопического робота, который может жить в глазном яблоке человека, перемещаться по нему и применять лекарство из своего запаса, где и когда это требуется. Механизм находится в глазу несколько месяцев, а вводится и удаляется хирургическим путем – через старую добрую иглу. Звучит это, конечно, жутковато. Но, во-первых, такой робот спасает человека от неминуемой слепоты. А во-вторых, многие вещи на словах кажутся страшнее, чем в реальной жизни.
Применяются роботы и в хирургии. По сей день главная проблема этой области медицины – хирургические разрезы и шрамы от них. Даже лазерный скальпель, удивительно точный и эффективный, все равно «вскрывает» кожу, чтобы добраться до нужного органа, и потом оставляет «шов». Не так давно изобрели метод ультразвуковой хирургии, который не требует физического вторжения в тело пациента. Но он, во-первых, очень дорог и требует подготовки новых специалистов, а во-вторых, годится пока только для удаления опухолей.
Решение снова пришло из Страны восходящего солнца. Новый метод не предполагает полного отказа от разрезов, но позволяет сильно уменьшить их количество. Японский «робот-хирург» больше всего похож на экзотического жучка. Через крошечный разрез на коже врач запускает его в тело пациента и дальше управляет им, наблюдая с помощью дисплея УЗИ за положением своего полимерного помощника. Механизм перемещается в теле пациента, производит все необходимые манипуляции – режет, зашивает, исправляет и прижигает по необходимости – а потом возвращается к коже и его удаляют через тот же надрез.
Совсем как люди
Человек отличается от машины не способностью к сложным действиям и не умением распознавать объекты окружающего мира. Люди способны к творчеству, сочувствию, общению. Но и в этом роботы медленно, но верно догоняют нас! Мы начали с рассказа о роботах с армейскими специальностями. Хотите верьте, хотите нет, но солдаты относятся к своим механическим «товарищам» вполне по-человечески.
Марк Тильден, робототехник из уже упоминавшейся исследовательской лаборатории в американском Лос-Аламосе, создал идеального робота для обезвреживания минных полей. Самый лучший способ найти и уничтожить противопехотную мину – это наступить на нее. Людям, конечно, он не подходит. Тильден сконструировал робота, внешне похожего на паука, с длинными суставчатыми ногами. Механизм отправлялся на минное поле, наступал на мины и взрывом ему отрывало конечности. После чего он поднимался, менял позу так, чтобы оставшихся ног хватало для передвижения, и ковылял дальше.
Первые испытания выявили потрясающую эффективность нового робота, и чудо техники повезли показывать военным. Но когда некий полковник, имя которого не приводится в документах, увидел, как после очередного взрыва механический испытатель поднимается, выпрямляется и неровной походкой движется вперед, он потребовал остановить демонстрацию. Мины, дескать, это известная проблема, но поступать так с роботами – негуманно. Поэтому аппараты Марка Тильдена в армию служить не пошли.
Не только старшие офицеры, но и простые бойцы симпатизируют своим механическим товарищам. Американские военные одного из подразделений в Ираке во время затишья отправлялись на рыбалку – и брали своего робота-сапера с собой. Сажали его рядом на берегу, давали удочку и помогали «удить». Говорят, он так ничего и не поймал, зато побывал в увольнительной наравне с сослуживцами.
Другой робот-сапер по ходатайствам солдат получил не только звание сержанта своего подразделения, но и три «Пурпурных сердца» – американских награды за боевое ранение. Как ни абсурдно это звучит, но теперь этот механизм формально старше по званию многих солдат, и если бы он смог отдать им приказ, они должны были бы подчиняться. К счастью, голосовых функций у армейских роботов нет.
Искусство, конечно, роботам недоступно. Зато им занимаются компьютеры. Некто Дэвид Коуп написал программу, способную анализировать музыку. Она оказалась настолько сложна, что Коуп, видимо, решил, что его творение может претендовать на звание искусственного интеллекта. Поэтому автор дал своему алгоритму человеческое имя – «Эмили Хоуэлл».
Коуп загрузил в программу партитуры всех классических композиторов, и «Эмили» долго анализировала их в поисках принципов построения музыки. А потом без всякого вмешательства людей «сочинила» несколько собственных фортепианных пьес. И ни один музыковед и критик не смог бы заподозрить, что они созданы искусственно! Некоторые композиторы, когда им продемонстрировали работы детища Коупа, даже высказали опасение, что скоро компьютеры смогут их заменить.
Как видите, современные роботы гораздо более разносторонние, чем мы привыкли думать. Но до техногенных кошмаров человечеству еще очень далеко – проблемы всемирной засухи, экологической катастрофы или распада крупнейших государств, честно говоря, гораздо ближе. И даже если роботы станут достаточно развиты, чтобы представлять опасность для людей, есть очевидное решение проблемы. Как сказал Ход Липсон, робототехник из Университета Корнелла, «всегда можно просто выдернуть шнур из розетки».
