Что же такое робот — просто инструмент или?..
Слово «робот» — это привычное для нас определение чего-то искусственно созданного, чего-то механического и, безусловно, придуманного для того, чтобы помогать нам — людям. Всё так, и когда мы произносим это слово, то кто-то представляет себе кадры из фантастического фильма с участием роботов, поразившего своей реальностью, а кто-то точно уверен, что роботы — это те самые «механические руки», что без устали собирают автомобили, разгребают завалы, поднимают грузы и выполняют ещё много скучной, однообразной и тяжёлой работы. Мы так и воспринимаем этих всевозможных помощников — как инструменты для выполнения каких-то конкретных действий. Пусть даже «умные» инструменты такие, что могут сами перемещаться, «видеть», «слышать» и «чувствовать» окружающее их пространство, но всё равно мы о них думаем как о гаджетах и не более того. Мы, конечно, слышали выражение «искусственный интеллект», но как-то не верится, что он в действительности «интеллект», в том смысле, который мы вкладываем в это слово. И мы задаём себе вопрос: «Он и впрямь может думать и принимать решения?» Как-то не верится...
Этот привычный ход мыслей нарушили две новости из мира робототехники, которые привлекли моё внимание своей необычностью.
Первая из них была о том, что так как роботов становится всё больше, то учёные задались вопросом: «Как они могут взаимодействовать, «уживаться» друг с другом?» Ответу на этот вопрос посвящены исследования, которые ведутся в Гарвардском университете (США), по изучению так называемого ройного (роевого) поведения искусственных организмов.
Вторая новость посвящена принципиальной возможности создания такого робота, который смог бы самостоятельно создавать роботов. Здесь решающую роль играет слово «самостоятельно», потому что идея строить механизмы с помощью других механизмов не нова. «Да и в чём тут необычность?» — спросите вы. Да, действительно, роботы, работающие на конвейере уже известны много лет. Немного видоизменив такого робота и написав соответствующую программу для постройки чего угодно, можно реализовать ситуацию, когда робот будет создавать другого робота. Есть только одно «но»: здесь фактически создатель — именно вы, а робот только выполняет программу. И учёные из Швейцарии и Британии сделали робота, который при постройке очередного робота сам решает (а не согласно заложенной программе!), каким он будет и какие качества в нём оставить, а какие нет.
Всё это заставляет задуматься о том, что роботы — это несколько больше, чем просто «умные» и автономные аппараты. Они могут образовывать некое подобие «коллективного сознания». Если же ещё представить, что они сами размножаются, создавая себе подобных, то поневоле рисуется мрачная картина судного дня из известного фильма «Терминатор». Но это, конечно же, шутка и преувеличение на сегодняшний день.
Давайте рассмотрим всё по порядку. В каждом из этих проектов, на мой взгляд, есть что-то, что изменяет точку зрения на роботов и робототехнику в целом, что-то, что с точки зрения поведения делает роботов похожими на людей.
Итак, начнём с проекта Гарвардского университета о коллективном, роевом поведении роботов (рис. 1). Проект запущен в 2011 г. и носит название Kilobots. Такое поведение роботов очень напоминает, например, поведение роя пчёл, поэтому его и определяют как роевое.
Рис. 1. Общий вид роя килоботов.
Рис. 2. Общий вид миниробота из проекта Kilobots.
Основу роя составляют миниатюрные роботы диаметром 33 мм — килоботы (рис. 2).
Состоит робот (рис. 3) из платы, на которой помещён его «мозг» — микросхема (микроконтроллер), два вибрационных электродвигателя (А), три упругих ноги робота (С), инфракрасные датчик и приёмник сигнала (D), батарея (В).
Рис. 3. Вид килобота сбоку и снизу.
А — вибрирующие двигатели,
В — батарея,
С — упругие ножки, жёстко прикреплённые к плате,
D — инфракрасный приёмопередатчик,
Е — светодиод,
F — усик для подзарядки,
G — датчик внешнего света.
Рис. 4. Построение с помощью килоботов заданной фигуры — звезды.
Каждый робот отправляет инфракрасный сигнал вниз, под себя, и его отражение от поверхности улавливают все роботы, которые находятся в радиусе 10 см от него. Так они «общаются» между собой. Батареи хватает на то, чтобы робот работал около 3—3,5 часов. Весь рой роботов управляется с помощью диспетчерской станции, расположенной над поверхностью с килоботами. Именно ей и передаётся команда передвинуть предмет, или составить из роботов заданную фигуру (рис. 4), или следовать за «лидером», или что-то подобное. Примечательно то, что после получения команды популяция действует самостоятельно, без вмешательства людей. Происходит это по принципу создания базовых структур, состоящих из четырёх роботов. Если структура уже заполнена, то следующий подошедший к ней робот уходит «искать» ближайшую неполную. Так выполняется поставленная задача.
Такое совместное поведение роботов — это не просто красивый эксперимент. Такого рода действия в составе роя необходимы, по мнению учёных, при выполнении задач, требующих совместных согласованных действий. Примером может служить задача собрать нефтяное пятно с поверхности водоёма, где очень важны совместные действия всех роботов, чтобы предотвратить расползание загрязнения.
Другим интересным аспектом текущего этапа развития робототехники являются вопросы, связанные с эволюцией таких устройств. Возможно ли, чтобы процесс создания новых роботов контролировался тоже роботом самостоятельно, исходя из необходимости развивать в поколениях какие-то ценные признаки? Именно этой идее посвящён проект учёных из Швейцарии и Британии, а именно: инженеры создали уникального робота, который сам конструирует роботов и может улучшать их функциональность.
Собираемые роботы, которых уже создано 10 поколений, состоят из специальных кубиков со встроенными моторами (рис. 5 и рис. 6).
Рис. 5. Общий вид робота — сборщика роботов.
Рис. 6. Создание нового робота.
Единственная функция, которую они могут выполнять, — это перемещаться по ровной поверхности. Полезным признаком, который сохраняется в следующих поколениях, считается умение проехать как можно дальше. Этот признак улучшает робот-сборщик самостоятельно, выбирая всё новые варианты конструкций. В итоге представитель 10-го поколения проехал значительно дальше по сравнению со своими предшественниками из первого поколения. Одной из целей этого проекта было создание роботов, адаптирующихся в изменяющихся условиях окружающей действительности.
Очевидно, что приведённые в статье факты — это только малая толика событий, которые постоянно происходят в современной робототехнике. Это только небольшая зарисовка всего интересного и необычного, что связано с роботами и с их создателями.
Так всё же роботы — это просто умные машины или?..
Кандидат технических наук, доцент,
инструктор по робототехнике в центре знаний "Интеллектор"
П. В. Лобзенко
На странице использованы изображения из следующих источников:
