Как технологические инновации изменят повседневную жизнь

Роботы могут значительно улучшить качество нашей жизни дома, на работе и на отдыхе. Специализированные роботы,  которые трудятся рядом с людьми, будут создавать новые рабочие места, улучшать качество уже существующих рабочих мест и в целом давать людям больше времени, чтобы сосредоточиться на том, что для них интересно, важно и захватывающе.

Поездки на работу в самоуправляемых автомобилях позволят читать, отвечать на электронные письма, смотреть видео и даже вздремнуть. Доставив до места назначения одного пассажира, самоуправляемое авто сможет подобрать другого, координируясь с другими самоуправляемыми автомобилями в системе, которая предназначена для минимизации трафика и времени ожидания. В целом все время передвижения в таком авто будет более безопасным и эффективным, чем в машине под управлением человека.

Тем не менее, цель робототехники – не заменить людей с помощью процессов механизации и автоматизации задач, а найти для машин способ помогать людям и более эффективно сотрудничать с ними. Роботы лучше человека  обрабатывают цифровые данные, поднимают тяжелые предметы и в определенных ситуациях двигаются с большей точностью. Люди лучше, чем роботы, справляются с абстрактными задачами, с тем, что требует обобщения и творческого мышления, благодаря своей способности рассуждать, вспоминать похожие случаи из предшествующего опыта, а также благодаря дару воображения. Работая вместе, роботы и люди могут дополнить навыки друг друга и тем самым повысить результативность своего труда.



Робот в прототипе роботизированной кухни, созданной Moley Robotics, варит суп из краба на стенде компании на крупнейшей в мире ярмарке промышленных технологий Hannover Messe, которая прошла в Ганновере 13 апреля 2015 года.

Тем не менее, существуют значительные различия между тем, что роботы представляют  собой сегодня, и теми фантастическими обещаниями о грядущей эпохе «повсеместной робототехники», когда роботы будут частью повседневной жизни, насколько неотъемлемой и распространенной, как компьютеры и смартфоны сегодня, выполняя множество специализированных задач и часто работая рядом с людьми. Современные исследования направлены на то, чтобы улучшить саму сборку и конструкцию роботов, то, как они движутся и манипулируют объектами, как они рассуждают, как воспринимают свою среду и как они взаимодействуют друг с другом и с людьми.

Создание мира всепроникающих специализированных роботов вызывает серьезные сложности, но это уже не те проблемы, с которыми ученые сталкивались почти три десятилетия назад, когда мечтали о мире, где компьютеры стали бы неотъемлемой частью человеческого общества. Марк Вайзер, который в 1990-х годах был главным научным сотрудником Научно-исследовательского  центра Xerox в Пало-Альто и считается отцом так называемых повсеместных вычислений, отметил: «Самые совершенные технологии – это те, которые исчезают. Они становятся частью повседневной жизни, интегрируясь в нее насколько, что становятся совершенно незаметными». Компьютеры уже достигли такой вездесущности. В будущем роботы будут насколько же распространены.

Ваш собственный персональный робот

Компьютеры уже достигли вездесущности в повседневной жизни. В будущем роботы тоже будут насколько же распространены.

Возможности робота определяются тем, что может делать его аппарат, а также тем, что может вычислить и контролировать его мозг. Сегодняшние роботы могут выполнять основные перемещения на земле, в воздухе и в воде. Они способны распознавать объекты, отмечать особенности среды, выполнять на конвейере операции типа «погрузка/разгрузка», подражать простым человеческим движениям, приобретать простые навыки и даже действовать в координации с другими роботами и партнерами-людьми. Так, машины со всеми этими функциями можно увидеть на Кубке мира по футболу среди роботов RoboCup, в ходе которого команды роботов координируются, чтобы делать пасс, посылать мяч и забивать голы.



Такой функционал стал возможен за счет использования инноваций при разработке робототехники, а также благодаря улучшению в алгоритмах, которые контролируют восприятие, мышление, контроль и координацию робота. Робототехника получила много преимуществ благодаря прогрессу в самых разных областях: вычислениях, хранении данных, Интернету, беспроводной связи, электронике, проектировании и производстве инструментов.

Электромеханические компоненты, используемые в роботизированных устройствах, стали более надежными, и база знаний, доступная для интеллектуальных машин, также выросла благодаря Интернету, и в результате это дало возможность даже снизить стоимость. Так пользователи получили реальную возможность перейти от использования персонального компьютера к использованию персонального робота.

Самоуправляемые автомобили могут уменьшить количество машин на дороге примерно на 80 процентов, при этом также снизится длительность поездки и загрязнение окружающей среды.

В последние годы робототехника стала все лучше проявляться в сфере транспорта. Многие крупные производители автомобилей объявили о планах по созданию самоуправляемых машин и прогнозируют, что уже в 2020 году потребители смогут приобрести такие транспортные средства. Так, самоуправляемые автомобили Google уже проехали около 2 миллионов миль, и за это время произошло всего 11 незначительных аварий, большинство из которых вызвано ошибками человека; и уже этим летом компания начинает тестирование автомобилей на дорогах общего пользования. Также проекты по разработке самоуправляемых автомобилей были начаты в нескольких университетах по всему миру. Между тем, в Калифорнии, Флориде, Мичигане, Неваде уже приняты законы, которые позволяют использовать на дорогах штата самоуправляемые автомобили, а многие другие государственные законодательные органы в Соединенных Штатах уже рассматривают подобную возможность. Недавно был публикован ежегодный доклад Управления наземного транспорта Сингапура, в котором отмечалось, что «самоуправляемые автомобили совместного пользования» – парк самоуправляемых автомобилей, которые обеспечивают персонализированную перевозку, могут сократить количество машин на дороге примерно на 80 процентов, при этом также снизится длительность поездки и загрязнение окружающей среды.



Робот, поведи мой автомобиль: самоуправляемые автомобили Google, май 2014 года.

Самоуправляемые автомобили не только представляют собой средство роскоши: по мере того как затраты на их производство и содержание падают, их распространение может значительно улучшить всю систему общественного транспорта. Представьте себе общественный транспорт, который работает в двух плоскостях. Первая – это сеть крупных транспортных средств, таких как поезда и автобусы, которые будут использоваться для дальних поездок. Вторая – дополнительный парк небольших самоуправляемых автомобилей, которые будут использоваться для коротких индивидуальных поездок, подбирая пассажиров на основных остановках (также их можно использовать для индивидуальных поездок практически в любое место). В 2014 году проект под названием «Городская мобильность будущего», созданный командой Альянса Сингапура и Массачусетского технологического института (MIT) по исследованиям и технологиям, предложил  публике попробовать прокатиться на самоуправляемой тележке, напоминающей гольф-кары, в китайском саду в Сингапуре, который представляет собой парк с извилистыми аллеями в окружении деревьев, со скамейками и с множеством прогуливающихся людей. Более 500 человек приняли участие в данном проекте. Роботизированные автомобили ездили по дорожкам, объезжали пешеходов и привозили пассажиров в нужные им места.

На сегодняшний день такой уровень использования самоуправляемых автомобилей возможен только в условиях низкой скорости и несложного маршрута движения. Роботизированные транспортные средства еще не могут справляться с трудностями передвижения «в дикой природе», в том числе с ненастной погодой и сложными дорожными ситуациями. Эти вопросы – в центре внимания проводимых исследований.

Как вам это понравится

Широкое внедрение роботов потребует естественной интеграции интеллектуальных машин в человеческий мир, а не интеграцию человека в мир машин. Несмотря на недавний значительный прогресс в этой сфере, в трех важных областях все еще остаются проблемы. Разработка и создание новых роботов все еще занимают слишком много времени, уже существующие сегодня роботы весьма ограничены в своей способности воспринимать мир и судить о своем окружении, а связь с роботами по-прежнему довольно хрупкая.

Сегодня есть много различных типов роботов, но производство любого из них занимает много времени. Существующие сегодня корпусы роботов трудно адаптировать или  изменять, и, таким образом, у роботов ограничены как возможности, так и области применения. На сегодняшний день быстрое изготовление новых роботов, дополнительных модулей, приспособлений и специализированных инструментов не представляется возможным, так как процессы проектирования, монтажа и программирования довольно длительные и трудоемкие. Что действительно необходимо, так это разработка и изготовление инструментов, которые ускоряют производство настраиваемых роботов. Сейчас команда исследователей из Гарвардского университета, Массачусетского технологического института и Университета Пенсильвании работает над созданием робота-компилятора, который может ориентироваться на определенную спецификацию. Например, вам говорят: «Я хочу робота, который будет убрать комнату», и вы разрабатываете робота, план его изготовления и специализированную среду программирования для его использования.



Двуногий робот-гуманоид «Атлас», изначально разработанный американской компанией Boston Dynamics, представлен представителям масс-медиа в Гонконге, октябрь 2013 года.

Более качественно настроенные роботы помогут автоматизировать широкий круг задач. Рассмотрим производство. В настоящее время использование средств автоматизации на предприятиях неравномерно во всех отраслях промышленности. Машиностроение автоматизирует примерно 80 процентов своих сборочных процессов, которые состоят из многих повторяющихся действий. А вот в электронике, в том числе при производстве мобильных телефонов, автоматизировано только 10% процессов. Связано это с тем, что такие продукты часто изменяются и изготавливаются по специальным техническим требованиям заказчика. Созданные на заказ роботы могли бы помочь устранить этот пробел за счет сокращения времени переналадки для автоматизации в тех отраслях, где часто применяется индивидуальная настройка и у продуктов довольно короткий срок эксплуатации. Специализированные роботы будут знать, где хранятся  нужные предметы, как их нужно паковать, как взаимодействовать с людьми, как перевозить части из одного места в другое и как перенастроить конвейер. На фабрике, оснащенной такими роботами, процессы станут контролировать люди-работники, а роботы будут им помогать.

Способности осмысливания

Вторая проблема, которая возникает при интеграции роботов в повседневную жизнь, — это необходимость увеличивать их способности осмысливания. Современные роботы обладают только ограниченным мышлением, так как их обработка информации строго ограничена. Все, что делает робот, пишется с помощью простых инструкций, и сфера осмысливания робота целиком содержится в его программе. Кроме того, восприятие роботом его окружения через его датчики весьма ограничено. Задачи, которые людям даются совершенно легко, например, ответ на вопрос «Был ли я здесь раньше?», для роботов представляет чрезвычайную сложность. Чтобы записать особенности мест, в которых они бывают, роботы используют датчики, например, камеры и сканеры. Но для машины довольно сложно  определить разницу между местом, в котором она уже была, и другим, которое содержит те же объекты. В общем, роботы собирают слишком много данных низкого уровня. Современные исследования по машинному обучению сосредоточены на разработке алгоритмов, которые могут помочь извлечь из больших наборов данных информацию, полезную для робота. Такие алгоритмы помогут ему обобщать свои данные и таким образом значительно сократить, например, количество снимков, которые требуются роботу, чтобы ответить на вопрос «Был ли я здесь раньше?»

Роботы также не могут справляться с неожиданными ситуациями. Если робот встречает обстоятельства, для работы с которыми он не был заранее запрограммирован или которые выходят за рамки его возможностей, система выдает ошибку и прекращает работу. Часто робот не может сообщить  причину такой ошибки. Программы роботов должны быть скорректированы таким образом, чтобы адаптироваться к окружающей обстановке и легче взаимодействовать с людьми, их средой и другими машинами.

Сегодня все, у кого есть доступ к Интернету (в том числе роботы),  могут легко получить невероятные объемы информации. Роботы могут воспользоваться этой информацией, чтобы принимать более обоснованные решения. Например, робот для выгула собаки может найти данные о погоде онлайн, а затем использовать свои уже сохраненные данные, чтобы определить идеальную длительность передвижения и оптимальный маршрут: если на улице жара или, наоборот, дождь, то прогулка займет всего несколько минут, а если погода хорошая, то робот выберет длительную прогулку в парк, где есть другие собаки.

Как помочь роботу?

Интеграция роботов в повседневную жизнь также требует более надежной связи между роботами, а также и между роботами и людьми. Несмотря на успехи в беспроводной технологии, до сих пор  есть аспекты, которые препятствуют  обмену данными между роботами. Все так же трудно моделировать и предсказывать, насколько хорошо роботы смогут общаться в любой среде. Кроме того, эффективность методов контроля роботов, которые полагаются на коммуникационные технологии, используемые сегодня, снижается из-за посторонних сигналов и данных, так как это затрудняет отправление и получение команд. Требуются более надежные подходы к коммуникации, которые гарантировали бы нужную пропускную способность, когда это необходимо. Один из перспективных новых подходов к этой проблеме заключается в измерении качества связи вокруг робота – вместо того, чтобы пытаться предсказать это качество, используя для этого модели.



Гуманоид-робот Kirobo пожимает руку Томотака Такахаси, генеральному директору Robo Garage Co, 26 июня 2013 года.

Коммуникация между роботами и людьми в настоящее время также весьма ограничена. Хотя есть аудиодатчики и программное обеспечение для распознавания речи, чтобы роботы могли понимать основные голосовые команды («Перенести к двери») и реагировать на них, с точки зрения охвата и словарного запаса такая коммуникация очень ограничена. Более глубокая коммуникация между человеком и роботом позволит последним просить людей о помощи. Оказывается, когда робот выполняет задачу, даже небольшое вмешательство человека полностью меняет способ, которым он решает стоящую перед ним задачу, и значительно расширяет возможности машины выполнить больше работы. Исследовательская группа в Лаборатории информатики и искусственного интеллекта в Массачусетском технологическом институте  недавно разработала систему, с помощью которой группа роботов собирала мебель из IKEA. Роботы работали вместе, пока части для сборки были в пределах их досягаемости. Когда какая-то часть, например, ножка стола, была вне досягаемости, робот определял проблему и просил человека передать ему нужную деталь, используя для этого предложения на английском языке. Получив нужную деталь, робот продолжал работу по сборке. Способность робота понять ошибку и попросить помощи у человека – это огромный шаг к более эффективному и продуктивному сотрудничеству между людьми и роботами.

Большое спасибо, товарищ робот

Персональные компьютеры, беспроводные технологии, смартфоны и загружаемые приложения демократизировали доступ к информации, и совершенно изменили то, как мы живем и работаем. В будущем роботы внесут свою лепту в эту цифровую революцию, расширяя ее в физический мир и повседневную жизнь, и последствия такого развития будут исключительно важными и серьезными.

В мире, где много роботов, люди могут проснуться утром и отправить личного робопомощника для шопинга в супермаркет, чтобы приобрести фрукты и молоко на завтрак. Возможно также, что однажды вы сможете отправить своего робота в магазин на самоуправляемом автомобиле, а в супермаркете он воспользуется самоуправляемой тележкой, которая будет ехать именно к тем местам, где находятся нужные вам продукты, а также даст вам информацию об их свежести, происхождении и питательной ценности и поможет слабовидящим покупателям безопасно ориентироваться в магазине. Роботы будут помогать людям, автоматизируя физически трудные или утомительные виды работ: вешать полки, мыть окна, подметать тротуары, доставлять заказы клиентам и прочее.

Источник: geektimes.ru/company/robohunter/blog/253374/