Как работают роботы?

Как работают роботы?

 

Если бы у вас был достаточно большой конструктор с
достаточным количеством колес, шестеренок и других деталей, а также неограниченный запас электронных компонентов, смогли бы вы собрать живого, дышащего, ходящего и говорящего робота, который был бы во всех отношениях не хуже человека?

Это может звучать как один вопрос, но на самом деле их несколько.
Во-первых, есть вопрос о том, возможно ли технически построить
робота, который будет сопоставим с человеком. Но есть
также гораздо более важный вопрос о том, зачем вам это нужно и
полезно ли это вообще. Если люди могут
так легко размножаться, почему мы хотим создавать неуклюжие механические копии самих
себя? И если для этого действительно есть веская причина, как
лучше всего это сделать? В этой статье мы
подробно рассмотрим, что такое роботы, как они устроены и
что они могут для нас сделать.

Фото: Наши друзья-электрики. Заменят ли роботы
людей в будущем? Или люди и машины сольются в гибриды плоти и машин
, которые будут сочетать лучшее из обоих миров?
Насколько нам известно, Октавия (на фото) прямо сейчас размышляет над этими вопросами. Она — продвинутый социальный робот, который может быстро передвигаться на своих колесах, подбирать
предметы и строить различные эмоциональные гримасы. Ее самой большой проблемой
до сих пор была помощь в
тушении пожаров.
Фото Джона Ф. Уильямса предоставлено ВМС США и Wikimedia Commons.

Воображаемые друзья

Закройте глаза и подумайте о «роботе». Какая картинка приходит на ум?
Скорее всего, вымышленное существо вроде R2-D2 или C-3PO из «Звездных войн». Скорее всего,
гуманоид — человекоподобный робот с руками, ногами и головой,
вероятно, окрашенный в металлический серебристый цвет. Если вы случайно не работаете в робототехнике, я сомневаюсь, что вы представили себе
механическую змею или заводного таракана, робота-сапера или
робота-пылесоса Roomba.

Другими словами, то, что вы изобразили, было бы
основано больше на научной фантастике, чем на фактах, больше на воображении, чем на
реальности. В то время как научно-фантастические роботы, которых мы видим в фильмах и телешоу, как правило,
являются гуманоидами, будничные роботы, работающие в окружающем нас мире
(например, роботизированные руки сварщика на заводах по сборке автомобилей), гораздо более
функциональны, гораздо менее развлекательны. По какой-то причине писатели-фантасты одержимы
роботами, которые являются не более чем несовершенными, консервными банками, заменяющими людей.
Возможно, это делает историю лучше, но это на самом деле не отражает
нынешнее состояние робототехники с ее акцентом на разработку практичных
роботов, которые могут работать вместе с людьми.

Как построить робота?

Фото: Это робот? Он, конечно, выглядит как робот, но у него нет никаких чувств, нет электронного или механического бортового компьютера для мышления, а его конечности не имеют двигателей или других средств для движения. Без восприятия, познания или действия он не может быть роботом, даже если он выглядит как робот.
Фото Тома Куайна любезно предоставлено Wikimedia Commons, опубликовано по
лицензии Creative Commons.

Если бы роботы типа C-3PO действительно существовали, как бы кто-нибудь
их разработал? Что потребовалось бы, чтобы сделать универсального робота,
похожего на человека?

Достаточно легко писать занимательные истории о том, как разумные роботы захватывают контроль над планетой, но просто попробуйте
разработать таких роботов самостоятельно и посмотрите, как далеко вы продвинетесь. С чего
бы вы вообще начали? На самом деле, с того, с чего начинает любой инженер-робототехник, разбив
одну большую проблему на более мелкие и более управляемые
части. По сути, нам нужно решить три проблемы: как
заставить нашего робота 1) чувствовать вещи (обнаруживать объекты в мире), 2) думать
об этих вещах (более менее «разумным» образом, что является
сложной проблемой, которую мы рассмотрим через минуту), а затем 3) действовать в соответствии с ними (двигаться
или иным образом физически реагировать на вещи, которые он обнаруживает и
о которых думает).

В
психологии (науке о человеческом поведении) и в робототехнике эти вещи
называются восприятием (ощущением), познанием (мышлением) и действием
(движением). У некоторых роботов их всего один или два. Например, роботизированные
сварочные манипуляторы на заводах в основном предназначены для действия (хотя у них могут
быть датчики), в то время как роботизированные пылесосы в основном предназначены для
восприятия и действия и не имеют никакого познавательного потенциала. Как мы увидим
через мгновение, были долгие и оживленные дебаты о том, действительно ли роботам нужно познание,
но большинство инженеров согласятся, что машине нужны и восприятие, и действие, чтобы считаться роботом.

Восприятие (ощущение)

Мы познаем мир посредством пяти чувств,
а что насчет роботов? Как они ощущают окружающие
их вещи?

Зрение

Люди видят машины: оценки сильно разнятся,
но есть общее согласие, что около 25–60 процентов
нашей коры головного мозга посвящены обработке
изображений, полученных от наших глаз, и построению
из них трехмерной визуальной модели мира. Теперь машинное зрение
действительно довольно просто: все, что вам нужно сделать, чтобы дать роботу глаза,
это приклеить пару
цифровых камер к его голове. Но
машинное восприятие — понимание того, что видит камера (
узор оранжевого и черного), что она представляет (тигра), что
означает это представление (возможность быть съеденным) и насколько
это актуально для вас в одну минуту за другой (вовсе нет,
потому что тигр заперт в клетке) — почти бесконечно сложнее.

Как и другие проблемы в робототехнике, решать
проблему восприятия как теоретическую проблему («как робот видит и
воспринимает мир?») гораздо сложнее, чем подходить к ней как к
практической проблеме. Так что если бы вы проектировали что-то вроде
робота-пылесоса Roomba, вы могли бы потратить несколько лет
на мучения, как дать ему глаза, которые «видят» комнату и перемещаются
по предметам, которые в ней находятся. Или вы могли бы забыть о
чем-то столь сложном, как зрение, и просто использовать гигантский,
чувствительный к давлению бампер. Пусть робот скребется, пока бампер не ударится
обо что-то, затем включите тормоза и прикажите ему уползти в
другом направлении.

 

Фото: Не смотрите глазами! Спот, четвероногий робот, созданный Boston Dynamics, имеет лидар (разновидность лазерного радара) там, где, как вы ожидаете, должна быть его голова (маленький серый ящик спереди). Фото сержанта Эрика Кинана предоставлено Корпусом морской пехоты США.

Другими словами, восприятие не обязательно означает
зрение. И это очень важный урок для амбициозных проектов,
таких как беспилотные (роботизированные) автомобили. Одним из способов создания беспилотного
автомобиля было бы создание супер-жизнеподобного гуманоидного робота и его посадка
на водительское сиденье обычного автомобиля. Он бы ехал точно так же,
как вы или я: глядя через лобовое стекло
(с помощью своих глаз-цифровых камер), интерпретируя то, что он видит, и
управляя автомобилем в ответ руками и ногами. Но вы
также могли бы построить беспилотный автомобиль совершенно другим способом, без
кого-либо на водительском сиденье, — и именно так большинство инженеров-робототехников
подошли к этой проблеме. Вместо глаз вы бы использовали такие вещи, как
спутниковая навигация GPS,
лидар,
сонар,
радар и инфракрасные детекторы,
акселерометры — и любое количество других датчиков, чтобы создать совершенно
иную картину того, где находится автомобиль, как он движется по
отношению к дороге и другим автомобилям, и что вам нужно сделать дальше, чтобы
он безопасно двигался. Водители видят глазами; беспилотные
автомобили видят своими датчиками. Мозг водителя строит движущуюся 3D-
модель дороги; беспилотные автомобили имеют компьютеры, просматривающие
поток цифровых данных, совершенно непохожих на ментальную модель человека.
Это не значит, что нет никакого сходства вообще.
Довольно легко представить нейронную сеть
(компьютерную симуляцию взаимосвязанных клеток мозга, которые можно обучить
распознавать закономерности), обрабатывающую информацию с датчиков беспилотного автомобиля,
чтобы транспортное средство могло распознавать такие ситуации, как езда позади ученика,
обнаружение надвигающейся чрезвычайной ситуации, когда дети играют в мяч на обочине
дороги, и другие знаки опасности, которые опытные водители распознают автоматически.

Слух

Точно так же, как зрение — это неправильное название, когда речь идет о
машинном зрении, так и другие человеческие чувства (слух, обоняние, вкус и
осязание) не имеют точных копий в мире робототехники. Там, где
человек слышит ушами, робот использует
микрофон для преобразования
звуков в электрические сигналы, которые могут быть обработаны цифровым способом.
Сравнительно просто взять образец звукового сигнала, проанализировать
содержащиеся в нем частоты (например, используя математический
трюк дескремблирования, называемый преобразованием Фурье), и сравнить
частотный «отпечаток» со списком сохраненных шаблонов. Если
частоты в вашем сигнале соответствуют шаблону человеческого крика, то
вы слышите крик — даже если вы робот и крик
для вас ничего не значит.

Существует большая разница между тем, чтобы слышать простые
звуки и понимать, что говорит вам голос, но даже эта
проблема не выходит за рамки возможностей машины. Компьютеры
успешно превращают человеческую речь в узнаваемый текст на протяжении десятилетий;
даже мой старый ПК с простым, готовым программным обеспечением
для распознавания голоса
может слушать мой голос и точно печатать мои слова на
экране. Интерпретация смысла слов — это совсем
не то же самое, что изначально превращать звуки в слова,
но это только начало.

Вот, что нам удалось найти по Вашему запросу:  6 типов остановки вращения сушильной машины

Запах

Вы можете подумать, что создание роботизированного носа — это скорее
техническая задача, но это всего лишь вопрос
создания правильного датчика. Обоняние — это, по сути, химическая
система распознавания: молекулы пара от бекона,
зевающего радужки или летучих жидкостей в духах попадают в наши носы
и связываются с восприимчивыми клетками, стимулируя их электрохимически. Наш
мозг делает все остальное. То, как устроен наш мозг, объясняет некоторые из
его весьма необычных особенностей, например, почему запахи являются мощными
триггерами памяти. (Ответ заключается в том, что части нашего мозга, которые обрабатывают запахи,
физически очень близки к двум другим ключевым частям нашего мозга,
а именно гиппокампу, своего рода «перекрестку» в нашей памяти, и миндалевидному телу, где
обрабатываются эмоции.)

Итак, как говорится в старой шутке, если у роботов нет носа, как они чувствуют запах?
У нас есть множество машин, которые могут распознавать
химикаты, включая
масс-спектрометры и
газовые хроматографы, но
они сложные, дорогие и громоздкие; не те вещи, которыми
можно легко заткнуть нос. Тем не менее, ученые-робототехники
успешно построили более простые электрохимические детекторы, которые напоминают
(по крайней мере, концептуально) то, как человеческий нос преобразует запахи в
электрические сигналы. Как только эта работа выполнена, и датчик выдал
образец цифровых данных, все, что у вас осталось, это вычислительная
проблема; не «чем это пахнет?», а что
представляет собой этот образец данных? Это в точности как зрение или слух: как только сигналы
покинули ваши глаза, уши или нос и достигли вашего мозга, проблема заключается
просто в распознавании образов.

Другие чувства

 

Фото: Инженеры могут создавать удивительно реалистичные
протезы рук. Если бы мы могли модифицировать эти штуки с помощью сенсорных датчиков, возможно, они могли бы также служить рабочими руками для роботов? Фото Сары Фортни предоставлено
ВМС США [через Wayback Machine].

Хотя у роботов уже более полувека есть руки и примитивные захватные когти , дать им что-то похожее на работающую человеческую руку
оказалось гораздо более сложной задачей.
Представьте себе робота, который может играть сонаты Бетховена как концертный пианист,
выполнять высокоточные операции на мозге, вырезать камень как скульптор
или делать тысячу других вещей, которые мы, люди, можем делать нашими чувствительными к прикосновениям руками.
Как сообщила газета New York Times в сентябре 2014 года,
создание робота с человеческим прикосновением
внезапно стало одной из самых интересных проблем в исследованиях робототехники.

Вкус также сводится к использованию соответствующих химических датчиков.
Если вы хотите построить робота, пробующего еду, то
хорошей отправной точкой будет pH-метр, возможно, с чем-то для измерения вязкости (насколько
легко течет жидкость). С другой стороны, если вы уже дали своему роботу
глаза и нос, это будет иметь большое значение для наделения его вкусом, потому что вид
и запах еды играют в этом большую роль.

Одной из вводящих в заблуждение вещей в попытках разработать гуманоидного
робота является то, что это обманывает нас, заставляя копировать только пять основных человеческих чувств, а одно
из замечательных свойств роботов заключается в том, что они могут использовать любой тип датчика или
детектора, который мы можем достать. Нет никакой необходимости
ограничивать зрение робота обычным видимым спектром света: роботы
могли бы так же легко видеть рентгеновские лучи или инфракрасное излучение (с тепловыми детекторами).
Роботы также могли бы ориентироваться, как почтовые голуби, следуя магнитному полю Земли
или (что еще лучше) используя GPS для отслеживания своего точного
положения от одного момента к другому. Зачем ограничивать себя человеческими
ограничениями?

Познание (мышление)

Думать о мышлении — это рецепт не делать
вообще ничего, кроме как думать; это профессиональный риск
философов. И если это звучит глупо, вспомните все книги и
научные статьи, которые были опубликованы по
искусственному интеллекту с тех пор, как британский ученый-компьютерщик Алан Тьюринг разработал
то, что сейчас называется тестом Тьюринга (способ установить, является ли машина «интеллектуальной») в 1950 году. Психологи, философы и
специалисты по информатике с тех пор бьются над определениями «интеллекта».
Но это не обязательно приблизило их к разработке интеллектуальной машины.

« Никакого познания. Только ощущения и действия. Это
все, что я бы построил, и полностью исключил бы… интеллект
искусственного интеллекта».

Родни А. Брукс, Робот: будущее плоти и машин , стр. 36.

Как отметил британский инженер-робототехник Кевин Уорвик около 20 лет
назад в своей книге «Марш машин» , «интеллект» — это изначально человеческое понятие.
То, что с того места, где находятся люди, открывается возвышенный вид
, не означает, что нет лучших видов откуда-либо еще.
Тесты человеческого интеллекта измеряют вашу
способность хорошо справляться с тестами человеческого интеллекта — и не
обязательно трансформируются в способность делать полезные вещи в реальном
мире. Разработка машин с компьютерным управлением, которые люди
считали бы разумными, на самом деле не является целью современных
исследований в области робототехники. Настоящая цель — создать миллионы машин, которые могут
эффективно работать вместе с миллиардами людей, либо расширяя наши возможности, либо
делая то, чего мы просто не хотим делать;
для этого нам автоматически не нужен «интеллект». По мнению прагматичных инженеров, таких как Уорвик, роботов следует оценивать на их
собственных условиях в соответствии с конкретными задачами, для которых они предназначены, а не
в соответствии с каким-то размытым человеческим понятием «интеллекта»,
разработанным для того, чтобы льстить человеческой самооценке. Умный ли робот?
Кого волнует, если он выполняет нужную нам работу, может быть, даже лучше, чем
человек.

Эмоциональный интеллект

 

Фото: Роботы спроектированы с дружелюбными лицами, чтобы
люди не чувствовали себя в опасности, когда работают рядом с ними. Этого робота зовут Эмо
, и он живет в Think Tank, научном музее в Бирмингеме, Англия.
Его глаза с цифровыми камерами помогают ему изучать и распознавать человеческие выражения, в то время как
резиновые губы позволяют ему улыбаться и создавать собственные выражения.

Независимо от того, считаются ли они разумными или нет,
компьютеры и роботы по сути своей логичны и рациональны, тогда как
люди более эмоциональны и непоследовательны. Разработка роботов, которые
являются эмоциональными, особенно тех, которые могут чувствовать и реагировать на человеческие
эмоции, возможно, гораздо важнее, чем создание интеллектуальных
машин. Вы бы предпочли, чтобы ваши коллеги были холодными, логичными,
гиперинтеллектуальными существами, которые могли бы решить любую проблему и никогда не совершить
ошибку? Или дружелюбными, легкими в общении, приятными в общении и
ошибочно человечными? Большинство людей, вероятно, выбрали бы последнее, просто
потому, что это способствует более эффективной командной работе, и именно так
большинство из нас обычно и делает все. Поэтому разработка симпатичного робота, который умеет
слушать, улыбаться, рассказывать анекдоты у кулера с водой
и сочувствовать, когда ваша жизнь принимает худший оборот,
возможно, так же важна, как и создание умного робота. Действительно, одной
из главных причин разработки человекоподобных роботов является не
копирование человеческих эмоций, а создание машин, которые не будут вызывать
у людей страха или угрозы, и создание роботов, которые могут устанавливать зрительный
контакт, смеяться или улыбаться, является весьма эффективным способом достижения этой цели.

 

Эмоции часто находятся в глазах смотрящего, особенно когда речь идет о людях и машинах.
Когда люди смотрят на автомобили, они склонны видеть лица (две фары вместо глаз, решетка радиатора
вместо рта) или связывать определенные эмоции с определенными цветами
лакокрасочного покрытия (красная машина — гоночная, черная — темная и таинственная,
серебристая — элегантная и профессиональная). Примерно так же люди
проецируют чувства на роботов просто из-за того, как они выглядят или
двигаются: у робота нет эмоций; эмоции, которые он вызывает, находятся
исключительно в вашем сознании. Один из ведущих мировых инженеров-роботов,
Родни Брукс из Массачусетского технологического института, рассказывает историю о том, как он участвовал в
разработке роботизированной детской игрушки, настолько реалистичной, что она вызывала
искренние чувства привязанности у взрослых и детей, которые за ней ухаживали
. Kismet, «эмоциональный робот», разработанный в конце 1990-х годов Синтией Бризил,
одной из его учениц, слушает, воркует и уделяет внимание людям
поразительно по-детски — до такой степени, что люди очень привязываются к
нему, как родитель к ребенку. Опять же, у робота нет ничего похожего на человеческие эмоции; он просто
вызывает у людей подлинную эмоциональную реакцию, и мы интерпретируем
наши собственные чувства так, как будто робот тоже эмоционален. Другими
словами, мы могли бы переопределить проблему разработки эмоциональных роботов как
создание машин, которые действительно заботятся о людях.

Действие (делать)

То, как робот движется и реагирует на мир, — вот
что в нем самое важное. Интеллектуальные машины, которые чувствуют и
думают, но не двигаются и не реагируют, вряд ли можно назвать роботами;
на самом деле это просто компьютеры. Действие — гораздо более сложная проблема
, чем может показаться, как у людей, так и у машин. У людей огромное
количество мышц, сухожилий, костей и нервов в наших конечностях делает
координированное, точное управление телом логистическим кошмаром.
Нет ничего проще, чем поднять руку, чтобы почесать нос — ваш мозг делает
это слишком легким — но если мы попытаемся воспроизвести такое поведение
в машине, мы сразу поймем, насколько это сложно. Это одна из причин, по которой
до недавнего времени практически все роботы передвигались на
колесах, а не на полностью сочлененных человеческих ногах
(колеса, как правило, быстрее и надежнее, но бесполезны для управления неровной местностью или лестницами).

Вот, что нам удалось найти по Вашему запросу:  Реки: простое введение

 

Фото: Роботизированный гексапод использует шесть вращающихся ног для преодоления пересеченной, каменистой местности, которую колесам
было бы трудно преодолеть. Он также может использовать свои ноги для плавания! Фото Роббина Крессвелла предоставлено
ВВС США.

То, что робот должен двигаться, не означает
, что он должен двигаться как человек. Заводские роботы спроектированы
вокруг гигантских электрических, гидравлических или пневматических рук, оснащенных различными инструментами
, предназначенными для определенных работ, таких как покраска, сварка или лазерная резка
ткани. Ни один человек не может поворачивать свое запястье на 360 градусов, но заводские
роботы могут; просто нет веских причин быть связанными человеческими ограничениями. Действительно, нет никаких причин, по которым роботы вообще
должны действовать (двигаться) как люди. Практически каждое другое животное, которое вы можете себе представить, от саламандр и акул до змей и индеек, было воспроизведено в форме робота: часто для роботов гораздо разумнее суетиться как животные, чем скакать как люди. По той же причине создание «эмоциональных роботов» (тех, к которым люди испытывают эмоции) не обязательно должно означать создание гуманоидов. Это объясняет мгновенный успех роботизированных собак AIBO от Sony, выпущенных в 1999 году. По сути, это были роботизированные питомцы, на которых люди проецировали свою потребность в общении.

Фото: Роботы не обязаны выглядеть или работать как люди. Это
BigDog, печально известный робот-«вьючный мул», разработанный для армии США компанией Boston Dynamics. В то время как большинство роботов работают на электричестве,
этот приводится в движение четырьмя гидравлическими ногами, работающими от небольшого двигателя внутреннего сгорания от карта.
Теоретически это дает ему большое преимущество перед роботами, работающими от батарей (он должен быть в состоянии двигаться
гораздо дальше); на практике его официальный диапазон составляет всего 32 км (20 миль). Фото Кайла Дж. О. Олсона предоставлено
Корпусом морской пехоты США [через Wayback Machine].

Человеческое восприятие и познание — это сложные вещи для подражания роботам, отчасти
потому, что легко увязнуть в абстрактных и теоретических спорах
о том, что эти термины на самом деле означают. Действие — гораздо более простая проблема: движение есть движение — нам не нужно беспокоиться об его определении, так же, как мы беспокоимся об «интеллекте», например. По иронии судьбы, хотя мы восхищаемся замечательной грацией балерины, прыжками и скачками спортсмена мирового класса или кропотливой заботой традиционного ремесленника, мы считаем само собой разумеющимся, что роботы смогут летать или делать вещи для нас с еще большей точностью. Как им это удается? Некоторые используют гидравлику. Однако большинство полагаются на относительно простые, гораздо более доступные электрические шаговые двигатели и серводвигатели
, которые позволяют роботу вращать свои колеса или размахивать конечностями с точным контролем.
В отличие от людей, которые устают и совершают ошибки, движения роботов надежно повторяемы; роботы каждый раз делают все правильно.

Каковы на самом деле роботы?

Реальные роботы делятся на две большие категории.
Большинство из них — это роботы , предназначенные для выполнения определенной задачи и ее повторения снова
и снова. Едва ли найдется робот общего назначения
, способный выполнять широкий спектр задач (в том смысле, в котором люди являются
универсальными машинами из плоти и крови). Действительно, эти
многоцелевые роботы все еще в значительной степени ограничены
лабораториями робототехники.

Роботизированные руки

Клепка и сварка, качание и искрение — большинство роботов в мире
представляют собой мощные руки, подобные тем, что вы видите на автомобильных заводах. Хотя они стали популярными в 1970-х годах, они были
изобретены в 1950-х годах и впервые широко использовались в 1960-х годах такими компаниями, как General
Motors. Оригинальная роботизированная рука Unimate дебютировала в
шоу Джонни Карсона еще в 1966 году. Современные роботизированные руки имеют больше степеней свободы
(их можно поворачивать или вращать большим количеством способов) и ими можно управлять гораздо точнее.

 

Фото: Возможно, вам никогда не приходило в голову, что машину,
на которой вы сегодня ездите, построил робот. Этот робот-сборщик Jaguar (Kawasaki ZX165U) — демонстрационная модель
в Think Tank, научном музее Бирмингема. Он может поднимать грузы весом до 300 кг и достигать
высоты до 3,5 м (11,5 футов) — гораздо больше, чем человеческая рука!

Действительно ли руки робота можно отнести к роботам —
вопрос спорный. Многим из них не хватает восприятия или
познания; они просто машины, которые повторяют заранее запрограммированные действия .
Быстрые, сильные, мощные и опасные, они обычно отгорожены в защитные клетки
и редко работают где-либо, кроме людей (недавняя статья в
New York Times
отметила, что 33 человека были убиты роботами в Соединенных Штатах за
последние 30 лет). Несколько лет назад Родни Брукс переосмыслил всю идею руки робота с помощью
доступного ($25 000), простого в использовании, удобного промышленного робота по имени
Бакстер, который превратился в похожую машину по имени Сойер.
Его можно «обучить» (Брукс избегает слова «перепрограммировать»), просто двигая его конечностями, и у него достаточно встроенного
сенсорного восприятия и познания, чтобы безопасно работать рядом с людьми,
разделяя (например) точно такую ​​же сборочную линию.

Фото: Роботизированные руки универсальны, точны и — в отличие от рабочих-людей — не
нуждаются в отдыхе, сне или отпуске. Но «только работа и никаких развлечений…» Так что этот учится играть на барабанах
для разнообразия в Think Tank, научном музее Бирмингема.

Дистанционно управляемые (телеуправляемые) машины

Некоторые из машин, которые мы считаем роботами, на самом деле
не являются таковыми: они просто кажутся роботизированными (и разумными),
потому что люди управляют ими удаленно.
Роботы-саперы работают таким образом: это просто роботизированные грузовики с
камерами и манипуляторами, управляемыми джойстиками. До недавнего времени
роботы для исследования космоса были разработаны примерно таким же образом, хотя автономные
марсоходы (с достаточным количеством встроенного сознания, чтобы управлять собой) теперь стали обычным явлением.
Так что, в то время как Mars Sojourner 1997 года (из миссии Pathfinder) был полуавтономным и
в значительной степени дистанционно управляемым с Земли, гораздо более крупные и новые
марсоходы Mars Spirit и Opportunity (запущенные в 2003 году) гораздо более автономны.

 

Фото: Роботы-саперы почти всегда управляются дистанционно. Этот, Explosive Ordnance Disposal Mobile Unit (EODMU) 8, может подбирать подозрительные устройства челюстью и переносить их в безопасное место.
Фото Джо Эбало предоставлено ВМС США [через Wayback Machine].

 

Полуавтономные бытовые роботы

Если у вас дома есть робот, скорее всего,
это робот-пылесос или газонокосилка. Хотя эти машины
производят впечатление автономных и полуразумных,
они намного проще (и менее роботизированы), чем кажутся. Когда вы включаете
Roomba, он не имеет никакого представления о комнате, которую он
убирает — насколько она большая, насколько она грязная или как расставлена ​​мебель
. И, в отличие от человека, он не пытается построить себе
ментальную модель комнаты по мере продвижения. Он просто отскакивает от
предметов случайным образом и многократно, работая на (правильном) предположении, что если он
будет делать это достаточно долго, то в конце концов комната будет довольно чистой.
Есть несколько дополнительных маленьких настроек, включая
режим спиральной уборки на месте, который включается, когда датчик «обнаружения грязи»
обнаруживает концентрированный мусор, и способность следовать краям. Но по сути,
Roomba убирает случайным образом. Роботы-газонокосилки работают примерно по такому же
принципу (иногда с тросом, который не позволяет им уходить слишком далеко).

 

Фото: FIDO от NASA был одним из первых полуавтономных роботов-роверов. Бортовые камеры позволяют ученым-космонавтам управлять им удаленно с Земли. Фото предоставлено NASA JPL Planetary Robotics Laboratory и NASA на Commons.

Роботы общего назначения

Хотя продвинутых роботов, таких как Baxter, можно
обучить делать множество разных вещей, они по сути остаются машинами
с одной областью применения . Выбирают ли они плохо
сформированные детали машин для контроля качества или перекладывают коробки с одного
места на другое, они предназначены только для работы на фабриках. У нас
до сих пор нет робота, который может приготовить завтрак, отвезти детей в
школу, доехать на работу в другое место, вернуться домой, убраться
в доме, приготовить ужин и поставить себя на подзарядку — если только вы не
считаете своего мужа или жену.

В 1990-х годах, когда Кевин Уорвик написал свой бестселлер March
of the Machines
, создание интеллектуальных, автономных роботов общего назначения считалось
чрезмерно амбициозной исследовательской целью. Инженеры, подобные Уорвику, олицетворяли собой
альтернативный подход к робототехнике, где грандиозные планы откладывались в сторону, а
роботы просто развивались по мере того, как их создатели находили лучшие способы создания
роботов с более развитым восприятием, познанием и действием. Это больше похоже на эволюцию роботов,
работающую снизу вверх для разработки все более совершенных
существ, чем на какой-либо подход сверху вниз, который мог бы быть задуман
своего рода эквивалентом Бога в мире роботов.

Однако время идет вперед, и многое меняется. Хотя такие инженеры, как
Кевин Уорвик и Родни Брукс, по-прежнему являются сторонниками прагматичного
подхода «снизу вверх» и минимального познания, в других местах автономные
роботы общего назначения добиваются больших успехов — часто как в прямом, так и в переносном смысле.
Исследовательское крыло Министерства обороны США, DARPA, спонсировало конкурсы
по разработке гуманоидных роботов, которые могут справляться
с различными сложными чрезвычайными ситуациями, такими как спасение
людей от стихийных бедствий. (DARPA утверждает, что намерение носит
гуманитарный характер, но похожая технология, похоже, наверняка будет использоваться в роботах-
солдатах.) Благодаря видеосайтам, таким как YouTube, такие роботы, которые когда-то
были бы совершенно секретными, «вырастают на публике» — каждое
новое воплощение роботов, топающих по лестнице, балансирующих на стуле, управляющих автомобилем,
мгновенно становится вирусным в социальных сетях.

Вот, что нам удалось найти по Вашему запросу:  5 Топорик для рубки леса - Домашняя заготовка

Беспилотные автомобили

 

Фото: Современный беспилотный Lincoln MKZ, оснащенный датчиками,
включая лидар на крыше, GPS и радар.
Фото Джейка МакКланга предоставлено Корпусом морской пехоты США и DVIDS.

Самоуправляемые автомобили — это другой вид универсального, автономного робота. Но
они пока не привлекли внимание общественности тем же образом,
возможно, потому что они были разработаны более тихо, даже тайно,
такими компаниями, как Google. Теперь вы можете утверждать, что нет ничего
даже отдаленно общего в вождении автомобиля: это включает в себя робота,
успешно работающего в одной области (шоссе) так же,
как Baxter (в заводском цехе) или Roomba (уборка вашего дома).
Но явная сложность вождения — даже людям требуются годы, чтобы
должным образом освоить его — делает его, возможно, такой же универсальной
задачей, как и та, с которой сталкиваются роботы DARPA. Подумайте обо всех разных
вещах, которым вам приходится учиться как водителю: трогание с места, остановка на светофоре
, поворот за угол, обгон, параллельная парковка, замедление,
когда автомобиль впереди подает сигнал, аварийные остановки… не говоря уже о
вождении днем ​​или ночью, в любую погоду, на любых
проселочных дорогах и скоростных автомагистралях. Может быть, было бы проще
все-таки посадить на место водителя человекоподобного робота.

Наше роботизированное будущее

Нет ничего незнающего о том, что мы узнаем. Технологии нельзя изобрести. Марш
роботов неостановим, но
никто пока не знает, куда они придут. Футурологи, такие как
Рэймонд Курцвейл,
считают, что люди и машины сольются после того, как мы достигнем точки, называемой
сингулярностью , где чрезвычайно мощные машины станут
умнее людей. Люди загрузят свои разумы в
компьютеры и перенесутся в будущее, не в «бестелесном ликовании» киберпространства
(как однажды выразился Уильям Гибсон), а в стальном и пластиковом двойнике: теле-машине,
приводимом в действие бессмертной сущностью человеческого разума.

Более прагматичные, менее драматичные ученые, такие как Родни Брукс, видят более тихую форму
эволюции, где последние несколько десятилетий робототехники начинают
дополнять то, что уже было слеплено миллионами лет естественного отбора.
Брукс утверждает, что мы идем по этому пути уже много лет, с
передовыми протезами конечностей, кардиостимуляторами, кохлеарными имплантатами для
глухих людей, роботизированными «экзоскелетами», которые парализованные люди могут надевать на свои тела, чтобы
помочь им снова ходить, и (скорее всего) широкодоступными искусственными
сетчатками для слепых. Не будет никакого революционного скачка от
человека к роботу, но будет более умный, плавный переход от плотских машин к
гибридам, которые являются частично людьми, частично роботами. Придут ли роботы на смену
людям? По словам Брукса, нет: «Потому что не будет нас
(людей), которых они (чистые роботы) могли бы принять… Мы (роботизированные
люди) будем на шаг впереди них (чистых роботов). Нам не придется
беспокоиться о том, что они придут на смену».

Не хотите читать наши статьи? Попробуйте вместо этого послушать

Если вы предпочитаете слушать наши статьи, а не читать их, подпишитесь на наш новый подкаст
на Apple Podcasts,
Spotify,
Amazon,
Podchaser
или в вашем любимом приложении для подкастов или слушайте ниже:

 

Узнать больше

На этом сайте

  • Искусственный интеллект
  • Распознавание рукописного текста (OCR)
  • Как работают компьютеры
  • История компьютеров
  • Интернет и мозг
  • Лидар
  • Синтез речи
  • Шаговые двигатели
  • Распознавание голоса

На других сайтах

  • Automaton: все последние новости робототехники вы найдете в этом превосходном блоге IEEE Spectrum.
  • История робототехники и автоматизации IEEE: на сайте истории IEEE вы найдете несколько замечательных устных интервью и видеороликов о робототехнике и ее пионерах.

Книги

Для читателей старшего возраста

  • Роботы: 500-летний поиск путей превращения машин в людей, Бен Рассел. Музей науки/Scala, 2017. Увлекательный обзор того, как роботы и люди продолжают жить бок о бок.
  • «Восстание роботов: технологии и угроза массовой безработицы» Мартина Форда. Basic Books, 2015/OneWorld, 2016. Неужели пришло время наконец проснуться и увидеть будущее, которым правят роботы?
  • Робототехника: моделирование, планирование и управление Бруно Сицилиано, Лоренцо Шиавикко и Луиджи Виллани. Springer, 2009. Гораздо более теоретическое введение в управление роботами.
  • «Robotics Primer» Майи Дж. Матарич. MIT Press, 2007. Доступный и простой для понимания обзор, подходящий большинству читателей.
  • «Плоть и машины: как роботы изменят нас» Родни А. Брукса. Винтаж, 2003. Увлекательная недавняя история робототехники с акцентом на проекты, в которых Брукс принимал личное участие (такие как Cog, Kismet, Roomba и Baxter).
  • «Марш машин» Кевина Уорика. Century, 1997. Старая, но все еще очень интересная книга, особенно из-за того, как в ней описывается, как роботы Уорика развивались снизу вверх (с акцентом на восприятии и действии, а не на познании).
  • «Компьютер и разум» Филиппа Джонсона-Лэрда. Фонтана, 1993. Как бы вы подошли к созданию машины, которая могла бы вести себя подобно человеку?
    Эта замечательная книга охватывает те же темы, что и моя статья, но с гораздо большей теоретической глубиной, с сильным акцентом на когнитивную психологию.

Книги для любителей/практические книги

  • Robot Wars: Build Your Own Robot, Джеймс Купер. Haynes, 2017. Спин-офф популярной серии, ориентированный в основном на роботов с дистанционным управлением, а не на автономных.
  • «Robot Builder’s Bonanza» Гордона Маккомба и Майка Предко. McGraw Hill, 2006. Практическое руководство по взлому роботов для любителей, полное идей для проектов роботов.
  • «123 робототехнических эксперимента для злого гения» Майкла Предко и Майка Предко. McGraw-Hill Professional, 2004. После краткого введения в робототехнику Предко сразу приступают к работе с туалетной бумагой, клеем, гайками, болтами и всем, что только могут найти.

Для юных читателей

  • «Робот» Клайва Гиффорда и др., Дания, 2018 г. Богато иллюстрированное 160-страничное руководство для детей 9–11 лет, в котором представлено более 100 различных роботов.
  • «Роботы» Мелиссы Стюарт. National Geographic, 2018. Красочное 48-страничное введение для маленьких читателей в возрасте 6–9 лет.
  • Увлекательная, фантастическая и необычная история роботов
    Шона Макколлума. Capstone Press, 2012. Увлекательное введение, оформленное в формате школьной библиотеки и подходящее для детей 8–10 лет.
  • «Ultimate Robot» Роберта Мэлоуна. Дания, 2004. Сочетает историю, науку и технологию в визуально привлекательном формате, который особенно понравится подросткам младшего возраста.

Статьи

  • Короткая, странная жизнь первого дружелюбного робота Юлии Фрумер. IEEE Spectrum, 21 мая 2020 г. Японский ученый Макото Нисимура и его попытки в конце 1920-х годов построить человекоподобного робота
  • Знакомьтесь с предком Roomba: кибернетическая черепаха Эллисон Марш. IEEE Spectrum, 28 февраля 2020 г. Более подробный обзор основополагающих роботов-черепах Grey Walter из 1940-х годов.
  • Переделка мира для роботов, Стейси Хиггинботам. IEEE Spectrum, 24 июля 2019 г. Почему нам нужно перестроить наш мир для будущего, в котором роботы станут более распространенными.
  • Amazon использует 800 роботов для управления этим складом Эвана Акермана. IEEE Spectrum, 5 июня 2019 г. Интернет-ритейлер «использует» около 200 000 роботов по всему миру.
  • Итак, где же все эти роботы? Дерек Томпсон. The Atlantic, 31 мая 2017 г. Как роботы преобразуют экономику?
  • Как победить роботов
    Клэр Кейн Миллер. The New York Times, 7 марта 2017 г. Как люди могут конкурировать в мире, где роботы с искусственным интеллектом кажутся более подходящими для все большего числа рабочих мест?
  • Долгосрочный убийца рабочих мест — не Китай. Это автоматизация. Клэр Кейн Миллер. The New York Times, 21 декабря 2016 г. Почему роботы представляют собой большую долгосрочную угрозу, чем офшорное производство.
  • Что такое робот? Адриенна ЛаФранс. The Atlantic, 22 марта 2016 г. Определить сущность робота сложнее, чем вы думаете.
  • Автоматон, «Познай себя: роботы обретают самосознание» Чарльза К. Чоя, Scientific American, 24 февраля 2011 г. Могут ли роботы научиться адаптироваться так же, как люди?
  • Роботы и автомобили будущего: BBC News, 26 июня 2009 г. Ян Харди посещает знаменитую медиалабораторию Массачусетского технологического института, где разрабатываются роботы будущего.

Видео

Лучший способ узнать о передовых роботах — это посмотреть на них в действии. Итак, вот небольшая подборка из 10 коротких видеороликов, которые я собрал с YouTube (и других источников), иллюстрирующих прошлое, настоящее и будущее робототехники. Во время просмотра этих фильмов попытайтесь представить себе инженерные проблемы, которые пришлось решать разработчикам роботов в каждом случае:

  • Роботизированный нос: сможет ли робот когда-нибудь научиться чувствовать запахи? Судя по всему, да!
  • Лаборатория ног Массачусетского технологического института: учим роботов ходить как индюки!
  • Роботы, вдохновленные животными: Почему роботы должны быть созданы по образу людей? Вот большой обзор роботизированных существ, вдохновленных другими чудесами из мира природы.
  • Для армии США разработаны робот-собака и робот-гепард.
  • Два чат-робота спорят о Боге: что происходит, когда два робота пытаются вести содержательную беседу на сложную тему?
  • Разработка эмоциональных роботов: как Kismet и другие роботы выражают эмоции с помощью человеческих движений лица.
  • Роботы-осьминоги и бескостные роботы показывают, как инновационные материалы могут создавать роботов, которые смогут добраться до мест, куда не смог бы добраться ни один обычный металлический «механический» робот.

Переведено в образовательных целях — источник: www.explainthatstuff.com

Ссылка на основную публикацию