суббота, 20 марта 2010 г.

АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР НА ТЕМУ «ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ» РОБОТЫ – ЧАСТЬ 2

3. Настоящее и будущее «интеллектуальных роботов»

В наш 21 век новых технологий события развиваются со стремительной скоростью и иногда очень трудно уследить за быстро меняющимися открытиями и появлением новых моделей роботов. Начнем с самых значимых событий этого сезона в сфере робототехники.

Недавно в Японии закончилась выставка CEATEC (Combined Exhibition of Advanced Technologies) JAPAN 2006, имевшая место 3 – 7 октября в Makuhari Messe, Токио. Роботов, в том числе, человекообразных, на этой выставке было представлено бесчисленное количество. Второе событие последних недель – открытие в городе Сакае (Sakae), Нагоя (Nagoya), Япония, первого японского музея роботов (Robot Museum). Музей совмещён с магазином, где продаются исключительно роботы, таким образом, побродив по залам, поиграв и полюбовавшись экспонатами, можно выбрать что-нибудь себе домой из более 2 тысяч роботов.

В центральном зале Robot Museum под названием ROBOTHINK посетители имеют возможность потренироваться в дистанционном управлении роботами с помощью различных пультов ДУ и даже мобильных телефонов. Среди экспонатов – всевозможные роботы-домохозяйки, роботы – морские котики, роботы-официанты, музыканты, мотоциклисты и так далее. [Membrana, 2006a]

И всё же такими механизмами сейчас трудно удивить по-настоящему.

3.1. Прогнозы развития рынка роботов

Сейчас множество различных роботов представляют собой специализированные устройства, запрограммированные на одну операцию. Так, iRobot Roomba представляет собой интеллектуальный пылесос, а Robotics RL1000 Robomower по цене $1800 с док-станцией – автоматического газонокосильщика. Большинство специализированных роботов всего лишь стилизованы под домашних робозверюшек или человекообразных существ. В перспективе, одна из тенденций роботостроения, скорее всего, выльется в создание персональных универсальных роботов – помощников по хозяйству, которые возьмут на себя выполнение всевозможной домашней рутины – от подметания полов и дойки коров до распыления инсектицидов и выполнения функций медсестры при операциях.

Скорее всего, рынок таких роботов будет расти наиболее динамично. Так, по мнению Стефена Кини (Stephen Keeney), руководителя проекта ASIMO (Honda America), уже в нынешнем году продажи роботов-пылесосов Roomba превысят отметку 2 млн., в следующем году продажи таких устройств в купе с подобными мойщиками стёкол вырастут ещё больше. К 2009 году – всего через три года, в США будет продано порядка 4,5 млн. роботов, специализирующихся в помощи домохозяйкам. К 2010 году продажи роботов-помощников и "персональных роботов" превысят уровень $17 млрд., а в 2025 году эти продажи составят уже около $52 млрд. К 2040 большинство семей уже будет иметь домашнего робота или планировать такую покупку в ближайшее время. [Романченко, 2006]

3.2. Перспективы робототехники

Многие эксперты считают, что современное состояние робототехники, а именно переход технологий из лабораторий учёных в коммерческие отделы компаний, сравнимо с тем, что переживала индустрия производства компьютеров в 1970-х годах. Действительно, в то время ещё не существовало ни приличной элементной базы для реализации впечатляющих вычислительных мощностей, не были определены хоть какие-то мало-мальски универсальные индустриальные стандарты на компоненты ПК. Фактически, робототехника лишь задалась рядом фундаментальных вопросов, без разрешения которых роботы не смогут стать универсальными помощниками, пригодными для "самостоятельного" или хотя бы более-менее автономного "существования".

К сожалению, ряд специалистов-скептиков, отдавших много времени разработке роботов, совершенно не воспринимают всерьёз идею о том, что универсальный робот-помощник будущего будет человекоподобным, то есть, андроидом. Главный аргумент – потомки современного робопылесоса научатся открывать дверь, ходить за покупками и выполнять тысячу других дел, оставаясь в наиболее функциональном для таких задач виде – например, тележке на четырёх колёсиках со специализированными руками-клешнями. Или тот же робот-солдат, которому достаточно иметь крепкую броню, точные манипуляторы для сапёрных работ, гусеницы для бездорожья, крылья для разведки, присоски для диверсий да прецизионный GPS-приёмник – зачем ему человеческий облик? Робота-охранника и вовсе можно интегрировать в банковское оборудование или домашнюю систему мониторинга, ему самостоятельное тело и вовсе не положено. Таких примеров можно придумать множество.

Если бы всё было так просто и прямолинейно, зачем было бы заниматься разработкой различных имитаторов человеческих рук и ног, голоса, зрения и так далее? Можно поставить вопрос ещё проще: если бы роботы рассматривались исключительно с точки зрения прикладного применения, откуда бы взяться ошеломительной популярности электронной собачки Sony Aibo? Да, индустриальные, военные и прочие прикладные специализированные роботы нужны, никто не спорит. Но если бы люди не мечтали о роботах, подобных себе или хотя бы домашним животным, это были бы не люди, а наверное, просто роботы.

Трудно сказать, почему наиболее острая потребность в роботах с гуманоидным обличьем нынче фиксируется в Азии, главным образом, в Японии и Южной Корее. Факт остаётся фактом: и разработки в этом направлении ведутся там наиболее активно, и публика воспринимает на "ура" все новинки именно там - японские собачки Aibo, которых во всём мире продано более 200 тысяч, главным образом, осели именно в Японии.

Вполне возможно, что всё дело в специфическом восприятии окружающего мира. Некоторые исследователи феномена связывают его с тем, что японцев роботы интересуют именно в качестве партнёров, помощников, а корни видят, чуть ли не в японской традиции создания механических кукол каракури (karakuri) для чайных церемоний ещё в период династии Эдо (1600 – 1868). Возможно, именно поэтому в большинстве случаев в результате японских разработок получается не заумный механизм из болтиков и железных частей, а, скорее, сплав новых технологий и дизайнерских находок, идёт ли речь о создании сложного робота-гуманоида, стилизованной под собачку игрушки или даже простого пылесоса.

Вот такая иррациональная потребность "одушевлять" изделия, в отличие от штамповки бездушных автоматов, и приводит в окончательном итоге к высокому спросу на японские разработки. К тому же, у разработчиков из прагматичных и милитаризированных европейских и американских стран ныне в традициях разработки роботов чаще всего изделия для военных целей, а если и идёт речь об "очеловечивании", так чаще превалирует традиция создания "Франкенштейнов" и прочих псевдосуществ.

Впрочем, факторов, влияющих на "одушевление" японских роботов, и без того предостаточно, например, демография. Представьте себе, порядка трети населения Японских островов к 2050 году будут иметь возраст 60 лет и старше. С рождаемостью там, как и в большинстве развитых индустриальных стран проблема, к тому же ещё очень жёсткая иммиграционная политика. И кому обслуживать всех этих пожилых людей, убирать за ними и терпеливо выслушивать их ворчание?

Вот почему один неправительственный японский консорциум, состоящий из семи компаний и Токийского университета, имеет конкретные планы по разработке специализированных роботов, которые уже в 2008 году будут уметь убираться в квартире, к 2013 году их научат застилать кровать, а в целом к 2016 году они смогут обеспечить полный комплекс ухода за пожилыми пациентами.

В Японии вопросы развития робототехники также активно поддерживаются на уровне правительства. Интересный пример: совсем недавно японское министерство экономики, торговли и индустрии приняло решение выделить финансирование в размере $17 млн. на разработку интеллектуальных роботов, способных принимать в рабочей обстановке своё собственное "обдуманное" решение. Планируют, что такие роботы-менеджеры появятся в продаже уже к 2015 году. [Романченко, 2006]

3.3. Разработки в области "андроидостроения"

3.3.1 Интеллект

В январе 2006 года национальный японский институт индустриальных исследований National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) объявил о разработке гуманоидного робота HRP-2, оснащённого системой самостоятельной самоуправляемой ориентации.

clip_image001

Рис. 3 HPR-2

Во время летней демонстрации HRP-2, реагируя на голосовую команду, самостоятельно извлекал из холодильника банку сока и приносил её отдавшему команду. Основные элементы системы расположены в "голове" робота – именно там находятся современные камеры-глаза и система восприятия и анализа окружающей обстановки и преград, позволяющая роботу самостоятельно выбирать и корректировать направление движения. Во время презентации "присутствовало" три компонента HRP-2, связанных беспроводной сетью, которые "общались " друг с другом, при этом один принимал команды, другой выполнял задание по извлечению банки сока, третий помогал в корректировке трассы. В перспективе разработчики собираются внедрить всю систему в единое "тело". [Membrana, 2005]

3.3.2 Мимика и кожа

Разработка компании Kokoro (Sanrio Group), этот актроид (актриса + андроид) по сравнению с образцом 2005 года обладает более утончёнными движениями рук и значительно улучшенной мимикой. Управление конечностями, торсом и выражением лица осуществляется с помощью пневматики. Эту модель уже можно запрограммировать на хореографию движений ног и рук, передачу жестов, синхронизированных с голосом.

Поразительно точно передающей мимику и натуральные оттенки кожи называют у Actroid DER силиконовое покрытие, которому соответствует мягкий шелковистый голос. Пока что Kokoro сдаёт актроида Actroid DER2 в аренду на мероприятия разным компаниям, при этом базовая ставка составляет примерно $3500 за пять дней. [Robots, 2006]

clip_image003

Рис. 4 Actroid

В деле имитации естественности кожи и глаз значительно преуспела команда разработчиков профессора Такаши Маено (Takashi Maeno) из Keio University, которая в содружестве с производителем косметики Kao Corporation, не первый год занимается гипотезой Uncanny Valley, и достигла значительных успехов в разработке искусственной кожи, схожей по свойствам с кожей человека.

Человеческая кожа состоит из слоёв мягкой ткани, покрытых защитным слоем (эпидермисом). Искусственная кожа с возможностью передачи мимики от профессора Маено, впервые представленная на 24-й ежегодной конференции Robotics Society of Japan (RSJ), составлена из 1 см "дермиса" из эластичного силикона, покрытого тончайшим 0,2 мм слоем "эпидермиса" из прочного уретана. Бесчисленное количество сверхминиатюрных выемок, вытравленных в уретановом эпидермисе с соблюдением "сотовой" 6-угольной геометрии, превращают искусственную кожу в потрясающе реалистичную текстуру. Что интересно, при проведении тестирования десять из 12 испытуемых, кто прикасался к искусственной коже, приняли её за натуральную человеческую кожу. И если в Kao Corporation рассчитывают использовать идею для дальнейших разработок новых видов косметики, то профессор Маено уверен в успехе применения такой разработки для создания кожи домашних андроидов.

Что касается разработки мимики, дальше всех зашёл Хироши Ишигуро (Hiroshi Ishiguro), профессор Osaka University и разработчик лаборатории ATR Intelligent Robotics and Communication Laboratories. Его двойник по имени Geminoid (Gemin по-латыни "двойник, близнец", а "–oid" суффикс отражения "подобия") выполнен как точная копия профессора – тело с 46 степенями свободы было скопировано с Ишигуро и выполнено компанией Kokoro – той самой что производит "актроидов", а форма черепа выполнена после объёмного сканирования его головы. Андроид Geminoid также унаследовал и некоторые манеры своего «родителя» -двойника. Материал кожи – мягкая силиконовая ткань. Geminoid подключается сетью кабелей питания и не в состоянии самостоятельно встать с кресла. Но, учитывая достигнутое за короткий срок - на разработку тела ушло всего полгода, а на программное обеспечение три месяца, можно сказать, что перспективы разработки весьма радужные.

clip_image005

Рис. 5 Ишигуро и робот-двойник.

Одной из причин разработки Geminoid, по словам профессора Ишигуро, стала реализация идеи дистанционного "телеприсутствия". То есть, сидите вы дома, а ваш двойник присутствует за вас на работе или на пресс-конференции во многих километрах от дома, при этом послушно повторяя за вами все слова и мимику.

Таким образом собрать андроида, достоверно похожего на человека, ещё не просто, но возможно. Подтверждением тому – "девушка", ее создатели из южнокорейского института индустриальных технологий, The Korean Institute for Industrial Technology (KITECH), впервые представленная 4 мая.

Искусственная женщина получила лицо, скопированное и скомбинированное из параметров двух звёзд, торс, скопированный у одной певицы, а имя EveR-1 означает комбинацию части имени первой библейской женщины - Eve, с буковкой "R", то есть, "робот". Её внешним данным EveR-1: рост 160 см, вес 50 кг, превосходно имитирует движения верхней части тела и владеет мимикой своего силиконового лица, передающей с помощью 15 встроенных электромоторов неожиданную радость, злость, грусть и удовлетворение. [Романченко, 2006]

clip_image007

Рис. 6 EveR

Нижняя часть "Еваробота" пока неподвижна, зато это не мешает ей следить глазами за лицом собеседника, распознавать порядка 400 слов и вполне сносно поддерживать устную беседу. Вдобавок к этому, Еваробот может впечатляюще пополнять свой словарный запас, что после перепрограммирования позволяет переместить её, с места гида в музее в 5-тый класс, которым она с успехом расскажет много интересных историй.

Существует ещё одна модель Еваробота, EveR-2 Muse, которая задумывалась в качестве первой в мире искусственной эстрадной исполнительницы песен , которую собирались показать на на выставке Robot World 2006 в Сеуле, но была травмирована при перевозке в выставочный холл(сломана шея). Хотя EveR-2 умела всего лишь шевелить губами и делать простые танцевальные па, всемирная премьера её песни "I’ll close my eyes" перенесена на неопределённый срок.

Разработчики Евароботов считают, что успешные разработки основных функций имитации жизнедеятельности живого человека позволят им очень быстро усовершенствовать свои модели. А там, как известно, до массового производства, и, следовательно, до резкого снижения цен – один шаг. По мнению разработчиков девушек-роботов, развитие технологий вполне позволит иметь подобных роботов в каждой семье уже к 2020 году. По крайней мере, серийное производство таких роботов намечено южнокорейским правительством уже на следующий год. [Membrana, 2006b]

clip_image009

Рис 7. Mind map “настоящее роботов”

clip_image011

Рис 8. Mind map “будущее роботов”


4. Вывод

Естественная эволюция идет мелкими шагами, но создает удивительные вещи. Точно так же эволюция машин понемногу подталкивает роботов от первоначальной примитивности к высотам человеческого интеллекта и приспособляемости. «Нам нужны не толпы Эйнштейнов, а множество инженеров, которые будут усердно работать над мелкими усовершенствованиями и затем проверять их на рынке. В итоге роботы станут гораздо умнее нас и научатся гораздо лучше приспосабливаться к окружающему миру»– утверждает Ханс Моравек.

Возможно вскоре, люди буду занесены в Красную книгу. Когда эволюция отправит человечество на пенсию, роботы станут заботиться о людях, как заботливые дети о своих родителях.

Список литературы

[Артоболевский, 1977] Артоболевский И. Знакомьтесь роботы! – М.: Молодая гвардия, 1977.

[Егоров, 1990] Егоров Н. Уроки робототехники.М.: Радио и связь, 1990.

[Романченко, 2006] Романченко В., Андроиды - http://www.3dnews.ru/editorial/androids_2006/

[Соловьева, 2000] Соловьева Е., История робототехники - http://www.robot.freenet.kz/novaya.htm

[Membrana, 2005] Membrana, HPR-2 - http://www.membrana.ru/lenta/?4786

[Membrana, 2006a] Membrana, Museum - http://www.membrana.ru/lenta/?6103

[Membrana, 2006b] Membrana, EveR-2 - http://www.membrana.ru/lenta/?5878

[ProRobots, 2003] ProRobots, Robot’s model - http://www.prorobotics.ru/models.asp

[Robots, 2006] Robots, Actroid - http://www.lovingthemachine.com/

Комментариев нет:

Отправить комментарий