Интеллектуальные роботы

Экзоскелеты - это надеваемые на человека устройства, позволяющие усилить его мышечную силу, скорость и выносливость. В течении нескольких последних лет экзоскелеты перестают быть фантастикой, благодаря использованию разработок в области шагающих роботов.

Японская  корпорация Cyberdyne в 2008 году после пяти лет разработок начала массовое производство экзоскелета HAL (Hybrid Assistive Limb). Устройство представляет собой робокостюм, позволяющий пациентам с различными формами паралича передвигаться и даже поднимать тяжелые объекты. Он улавливает через кожу сигналы мозга и преобразует их в команды для передвижения. Экзоскелет увеличивает силу человека от 2-х до 10 раз. Он весит около 23 килограмма. Костюм компенсирует свой вес, так что пользователь его не замечает. Аккумулятор обеспечивает автономную работу HAL в течение двух с половиной часов.

Компания  Honda на базе разработок с 1999 года робота ASIMO, в 2008 году создала свою версию экзоскелета Walking Assist, помогающего ходить, с простым и интуитивным управлением. Главная цель — подарить радость движения старикам, ещё способным ходить, но уже с трудом. А второе предназначение этого экзоскелета — оснащение рабочих на конвейере.

Японская  компания Activelink - подразделение Panasonic, ведет с 2003 года активные разработки экзоскелета для грузчиков Power Loader. Полностью рабочий прототип обещают представить к 2015 году.

Американские  разработки направлены, в основном, на создание военных экзоскелетов. Компания Lockheed Martin уже приступила к тестированию универсального грузового экзоскелета HULC (Human Universal Load Carrier exoskeleton). HULC преимущественно выполнен из титанового сплава. Он позволяет переносить до 90 кг груза на скорости до 15 км/ч. Работает этот аппарат на топливных элементах.

Другая  американская компания Raytheon с 2000 года ведет работы над проектом роботизированного экзоскелета по заказу военных. Экзоскелет увеличивет силу сидящего внутри него человека в 20 раз!

Роботы  для игр и развлечений на сегодняшний  день прочно заняли свою нишу в области  бытовых роботов. Такие роботы выполняют  одновременно несколько задач —  замена домашних животных, организация  игр, в основном, для детей и  подростков, адаптация детей к  высокотехнологичному миру, где присутствуют роботы. Среди наиболее сложных роботов  с собственным поведением, отметим  роботов-собак AIBO, выпуск которых, к  сожалению, прекращен и робота-карнозавра Pleo калифорнийской компании UGOBE.

Paro – лечебный робот-игрушка в виде тюлененка. Паро занесен в Книгу рекордов Гиннеса, как «самый лечебный робот», он изготавливается вручную, таким образом, каждая модель индивидуальна и даже имеет свое имя. Игрушка используется для лечения болезни Альцгеймера и ей подобных. Тело Паро щедро усеяно всевозможными датчиками и сенсорами (конечно, не видимыми снаружи), которые позволяют ему реагировать на различного рода воздействия (Паро может распознавать утро, день, ночь, когда его гладят, берут на руки и т.д.). Робот умеет откликаться на собственное имя и ведет себя прямо как живой детеныш тюленя: двигает головой и лапками, издавая реалистичные звуки.

В качестве прототипа робота создатели выбрали  породу гренландского тюленя, который  заслуженно считается одним из самых  обаятельных животных в мире. У  Paro есть дополнительное преимущество перед роботами, созданными по образу домашних животных. У тюлененка очень живое «лицо» c выразительными глазками. Питается игрушка от встроенного аккумулятора, зарядное устройство входит в комплект поставки. 

рис. 5 –  лечебный робот-игрушка Paro 

5. Нанороботы 

К 2015-2020 активно  будут использоваться микророботы, размером в сантиметры и миллиметры. Они будут использоваться в медицине, в сельском хозяйстве (как умные сенсоры) и во многих других областях. А лет через 10 получат распространение первые нанороботы (наноботы). Нанороботы смогут выполнять строительство нужных структур из молекул и атомов, что позволит обойтись без специальной подготовки исходных материалов. Это значит, что даже отдельные нанороботы будут достаточно независимыми. 

рис. 6 –  Разведывательная робомуха 

Нанороботы произведут ещё большую революцию, чем роботы обычные, благодаря своей универсальности и размерам. Так, нанороботы не будут нуждаться в каких-то особых материалах – для производства практически чего угодно они смогут использовать даже воду (состоящую из водорода и кислорода) и воздух (содержащий азот, кислород и углерод в углекислом газе). Нанороботы смогут легко создавать любые, самые сложные и совершенные материалы и продукты с абсолютной точностью. Разумеется, они смогут создавать и свои собственные копии, так что их всегда будет достаточно, чтобы выполнить любые задачи, которые поставит перед ними человек. 

рис. 7 – Наноробот в кровеносном сосуде 

Наномашины смогут не только производить, но и чинить, в том числе и клетки человеческого организма. Именно медицинские нанороботы сделают человека не просто нестареющим и неболеющим, но и практически неуязвимым.

Множество невидимых нанороботов в форме "конструктивного тумана" заполнят пространство у поверхности земли, готовые по первой мысленной команде человека мгновенно преобразоваться в любой предмет.

А через  какое-то время человечество может  принять решение о перестройке  всей нашей планеты в гигантскую наносистему.

Внешне  планета изменится мало, но каждая песчинка, каждая капля, каждая крупица  материи будет состоять из множества  нанороботов и нанокомпьютеров. 

5. Заключение (прогнозы)

На сегодняшний  день интеллектуальные роботы вышли  из области чисто научных разработок и становятся такими же необходимыми элементами повседневной жизни, как  телевидение и сотовая связь.

Власти  Южной Кореи поставили перед  собой амбициозную цель: к 2020 году роботы должны быть в каждом доме. На сегодняшний день самыми известными корейскими человекоподобными машинами являются андроид HUBO и девушка-робот EveR.

К сожалению, кроме явной пользы, роботы могут  быть использованы для нанесения  вреда. Представители службы национальной разведки США полагают, что к 2025 г. злоумышленники будут активно применять роботы — к тому времени на рынке появится множество недорогих наземных и воздушных автономных устройств. Беспокоит и усиленное желание военных США заполучить автономные боевые системы, способные самостоятельно применять оружие.

Чтобы вызвать  полноценный бум, необходимо преодолеть некоторые ключевые проблемы. По-настоящему полезными роботы станут только тогда, когда получат руки, по проворству и чувствительности сравнимые с человеческими, - в этом убежден Тэнди Трауэр (Tandy Trower), генеральный директор Microsoft Robotics Group. По его мнению, время, когда это будет достигнуто, станет переломным: если роботы научатся безопасному обращению с вещами в привычной для человека среде, это будет означать, что они могут делать практически все, что физически возможно для самих людей. 

6. Технологии  искусственного интеллекта для роботов

Очень большим направлением систем ИИ является робототехника. Идея создания роботов, принявших на себя функции, связанные с выполнением  тяжелой, рутинной или вредной для  человека работы, давно будоражит  умы. Само слово «робот» появилось  в 20- х годах с легкой руки чешского писателя- фантаста Карела Чапека, описавшего роботов в своем рассказе «Р.У.Р».

Роботы— это электротехнические устройства, предназначенные для автоматизации человеческого труда[3].

Основу всякого  робота составляет его тело, т.е. совокупность механических приспособлений, обеспечивающих его прочность и несущие свойства (шасси, кожухи и т.п.), способность  перемещаться в пространстве (колеса, гусеницы) и воздействовать на объекты  внешнего мира (манипулятора, толкатели, захваты). На шасси располагаются устройства восприятия информации из внешней среды (сенсоры), устройства управления и различные вспомогательные устройства. В зависимости от назначения робота, состав его тела может меняться.

Система восприятия робота представляет собой различные  датчики, контролирующие положение  робота в пространстве и некоторые  параметры внешней среды. Система  восприятия содержит системы технического зрения, включающие оптические, ультразвуковые, телевизионные и т.п. устройства; тактильные датчики; проксимитную (дающую информацию о расстоянии) и позиционную систему и т.д. Система восприятия должна обязательно включать средства предварительной обработки информации, поступающей от сенсоров. Интерпретация информации осуществляется с помощью знаний, хранящихся в базе знаний робота.

Обязательным компонентом  робота является система управления, называемая жесткой. Она содержит неизменяемую программу или логическое устройство, которые управляют движением  робота, действиями его манипуляторов  и т.п. в тех случаях, когда робот  снабжен более развитой системой управления, жесткая система составляет ее нижний уровень.

Современные роботы обладают более сложной структурой, но описанные блоки, как правило, всегда присутствуют. Каждый из них  реализует довольно большой комплекс функций, решая при этом свою задачу. Разработка принципов работы каждого  из блоков тесно связана с идеями и методами искусственного интеллекта.