Куда идет робототехника и почему машины бывают смертельно опасны
Роботы перестали быть фантастикой еще полвека назад, но активно их начали производить недавно. За последние восемь лет плотность роботизации в мире выросла более чем вдвое. И это только начало. Чтобы дать представление о происходящем сейчас, «Сириус(Журнал» запускает серию материалов, из которых вы узнаете об истории робототехники, о современном положении дел в разных странах и о том, какие задачи предстоит решить ученым и инженерам «Сириуса», чтобы Россия сделала прорыв в этой сфере.
Впервые термин «робот» для обозначения «искусственных людей» использовал чешский писатель и драматург Карел Чапек в пьесе 1921 года R.U.R. По-чешски слово «робот» означает тяжелую работу или каторгу. Идею подхватили фантасты по всему миру. Американец Азйек Азимов первым написал о робототехнике как науке о создании «думающих» машин.
Первого робота под управлением искусственного интеллекта разработали в 1972 году в Стэнфордском университете. Механизм под названием Shakey отвечал всем необходимым требованиям, чтобы так называться: мог «видеть» окружающий мир с помощью датчиков, самостоятельно принимать решения и результативно взаимодействовать с физическими предметами.
Робот Shakey и его создатели Свен Вальстрем и Нильс Нильссон
Фото: © SRI International
Впрочем, создатели с самого начала разработки в 1966 году скромно называли Shakey автоматоном. В те времена слово «робот» даже среди инженеров прочно ассоциировалось с научной фантастикой. Стэнфордцы, видимо, боялись, что проект сочтут несерьезным, не имеющим отношения к науке, а значит, они не получат грант на исследования.
Взгляды на терминологию в научном мире поменялись с выходом в 1968 году статьи заведующего лабораторией теоретической кибернетики Ленинградского государственного университета (ЛГУ) Владимира Якубовича «К теории адаптивных систем». В ней основоположник целой научной школы дал определение термину «простейший робот», привел примеры таких устройств и доказал первую теорему робототехники.
Первого советского робота собрали на мат-мехе ЛГУ
Изображение: © Из личного архива Сергея Гусева
«В 1974 году мы разработали первого в СССР и второго в мире робота с искусственным интеллектом. Его сделали на шасси игрушечного планетохода, заменив на систему сенсоров некоторые детали: ультразвуковой дальномер, фотодатчик и потенциометр, который определял угол поворота всей системы. Я тогда был студентом пятого курса математико-механического факультета ЛГУ, и мне качестве дипломной работы Якубович поручил написать программы и алгоритмы для управления этим роботом, используя разработанный им подход», — рассказывает ученик Владимира Якубовича профессор Научного центра информационных технологий и искусственного интеллекта по направлению «Математическая робототехника» Университета «Сириус» Сергей Гусев.
Это были первые шаги в отрасли. Сегодня уже оформились два основных типа роботов: промышленные и сервисные. К первым относятся всевозможные заводские манипуляторы, призванные автоматизировать процесс производства. Задача вторых — заменить или дополнить человека при решении рутинных задач. Они бывают профессиональными (медицинские, логистические, сельскохозяйственные, роботы-гиды, роботы-консультанты, роботакси) и бытовыми (роботы-пылесосы, мойщики окон, чистильщики бассейнов, снегоуборщики и даже питомцы).
Кто такие коботы?
Коллаборативный робот, или кобот, — автоматическое устройство, которое может работать вместе с человеком. Такие машины универсальны, многозадачны и проектируются так, чтобы не нанести людям вред. Как правило, это медленные манипуляторы округлых форм, которые моментально останавливаются при включении датчика безопасности. Такой подход исключает вероятность повторения недавней трагедии в Южной Корее, где робот-манипулятор насмерть раздавил специалиста, приняв его за коробку с овощами. На производстве коботы удобнее роботов, хотя последние быстрее и точнее.
На данном этапе развития технологий у робота и человека может быть единое рабочее пространство, но действия они производят поочередно. Ожидается, что в будущем люди и машины смогут выполнять поставленные задачи одновременно. Еще более глубокая интеграция процессов предполагает, что кобот будет в режиме реального времени реагировать на действия человека.
Манипуляторы вместо рук
В современной промышленности замена человека на робота — не прихоть и не одно лишь стремление сэкономить. Население развитых и развивающихся стран стареет, нехватка рук с каждым годом ощущается все острее. Поэтому автоматизировать процессы первым делом начали там, где это сделать проще всего, — на производствах с четкой стандартизацией и регламентацией каждого этапа и использованием твердых материалов. В числе пионеров были автозаводы, где роботы в полной темноте (экономия электричества) без вмешательства человека могут круглосуточно собирать кузова автомобилей.
Роботизированная рука для упаковки
Фото: © wellphoto / Shutterstock / FOTODOM
Отрасли — лидеры по темпам автоматизации:
- электроника и электротехника;
- автомобилестроение;
- металлургия и машиностроение;
- химическая промышленность;
- пищевая промышленность.
Всего на нужды этих и других производств в 2022 году во всем мире поставили 553 тыс. роботов — это на треть больше, чем двумя годами ранее. Безоговорочные лидеры по роботизации промышленности сегодня — азиатские страны, США и Германия. На них приходится почти четыре пятые общемировых закупок. Для сравнения, Россия не входит даже в топ-15.
В 2022 году в мире эксплуатировалось более 4 млн промышленных роботов
КНР опережает конкурентов в абсолютных цифрах с большим отрывом — там в прошлом году закупили без малого 300 тыс. роботов. Следующая за ней в списке Япония поставила на нужды своей промышленности 50 тыс. единиц. Однако не менее важна плотность роботизации, которую принято рассчитывать из количества «думающих» машин на 10 тыс. рабочих мест. И по этому показателю с большим отрывом впереди всех идет Южная Корея, где почти каждого десятого человека на производстве еще два года назад заменила «железка». В России же плотность роботизации примерно в 17 раз ниже общемирового уровня: 141 механизм на 10 тыс. рабочих.
У робота должна быть цель, иначе это просто болванчик
Изображение: © Дарья Назаренко / «Сириус.Журнал»
«На российских производствах есть огромная потребность в замене людей на роботов. Главнаые причины — упадок 1990-х и нехватка рабочих рук в следствие демографической ситуации. К счастью, научную школу Якубовича сохранить удалось, что позволяет готовить молодых специалистов и возрождать отрасль», — говорит Сергей Гусев.
В конце октября стало известно, что на робототехнику для станкостроения в России выделили 300 млрд рублей до 2030 года. Причем 138 млрд предполагается инвестировать уже в ближайшие три года. Средства направят предприятиям с государственным участием.
Полезные железяки
Обеспечение продовольственной безопасности — не менее важный глобальный вызов, чем старение населения. К середине XXI века на Земле будет около 10 млрд людей, и чтобы накормить всех, потребуется нарастить производство продуктов питания на 60 %. Без профессиональных сервисных роботов это невозможно.
Самый перспективный рынок отрасли — логистика. Каждый третий робот в сфере услуг используется для перемещения грузов, будь то доставка еды или выполнение задач на складе. В этом сегменте даже андроиды зарекомендовали себя настолько хорошо, что их производство вот-вот поставят на поток.
«Инвестиции в сервисных роботов для логистики производственных процессов быстро амортизируются. При условии круглосуточной работе вложения могут окупиться за два-три года, а зачастую гораздо быстрее. При 15-летнем сроке службы эксплуатационные расходы составляют около 5 % от годового объема вложений», — говорит президент Международной федерации робототехники (IFR) Милтон Герри.
Все больше умных устройств становится и в быту. Их производители ориентированы на массовый рынок, что ясно демонстрирует статистика. По данным IFR, в 2022 году для личного использования во всем мире приобрели около 5,1 млн сервисных роботов, а для профессионального — лишь 158 тыс. единиц.
В этом сегменте у России дела обстоят гораздо лучше, чем в промышленном. Наша страна занимает шестое место в мире по количеству производителей сервисных роботов. В лидерах же с внушительным отрывом от Китая и Германии находятся США. За океаном также больше всего инвестируют в эту отрасль.
Гостиничный бизнес, медицина, уборка улиц и помещений, техобслуживание, строительство — это лишь малая часть перспективных для роботизации направлений. Но во многих местах машина пока не заменит человека. В швейной, обувной, пищевой промышленности без ручного труда по-прежнему не обойтись. Роботам еще только предстоит научиться работать с гибкими материалами.
Новые возможности открывает искусственный интеллект, сделавший в последнее время небывалый скачок. Поэтому для развития технологий нужны специалисты-айтишники, которых в России не хватает. Для этого в «Сириусе» запускают профильные образовательные программы и курсы. Этим и другим вызовам, которые сегодня стоят перед учеными, бизнесом и государством, будет посвящен следующий материал о робототехнике в «Сириус(Журнале».
В День знаний в «Сириусе» открыли новую ИТ-лабораторию
Читать
