Шаги в будущее Шаг 7: копируя себя

 

"— Сколько вам лет? — поинтересовалась она.

— Тридцать два, — ответил я.

— Тогда вы не помните, каким был мир без I роботов. Было время, когда перед лицом Вселенной человек был одинок и не имел дру­зей. Теперь у него есть помощники, существа I более сильные, более надежные, более | эффективные, чем он, и абсолютно ему пре­данные. Человечество больше не одиноко.

^Вам это не приходило в голову? — Боюсь, что нет. Можно будет процити­ровать ваши слова?" Айзек Азимов "Я — робот"

Десять запчастей для настоящего человека

Как и в случае ремонта автомобилей, сначала — про запасные части.

Одно из важных направлений совре­менной медицины — создание искусст­венных органов-имплантантов. Не­смотря на то что практически все экспе­риментальные "модели" находятся в разработке, не похоже, что уже завтра ученые создадут настоящего человека из искусственных органов. Правда, управлять отдельными органами, как мы видели в предыдущей главе, люди научились.

Итак:

Искусственный кишечник успеш­но создан из специального пластика и металла, которые не разрушаются и не подвергаются коррозии.

*^ Искусственное сердце. Так называемое "временное" сердце Total Artificial Heart успешно создано и прод­лит жизнь пациентам, ожидающим опе­рацию по трансплантации.

^ Искусственная кровь. Термин немного неточен, поскольку настоящая кровь выполняет большое число задач, тогда как искусственная — только неко­торые из них. Стадия разработки: кис­лородная терапия. Если же появится полнофункциональная искусственная кровь — открытие будет сравнимо с полетом человека на Марс.

*^ Искусственные кровеносные со­суды с использованием коллагена, выде­ляемого из шкуры лосося. Идет подго­товка к экспериментам на человеке.

V Искусственные кости на базе эластичного полимера, который при смешивании с гидроапатитовым по­рошком в свою очередь "превращается" в очень твердый материал. Проводятся клинические исследования.

V Искусственная кожа. Созданная в 1996 г. искусственная кожа давно используется при сильных ожогах. Основана на связывании коллагена, полученного из хрящей животных, с гликозаминогликаном для развития модели внеклеточной матрицы, которая создает основание для новой кожи. В 2001 г. была создана самовосстанавли­вающаяся искусственная кожа, и ныне исследователи на пороге создания "настоящей" кожи.

и" Искусственная сетчатка Argus II создана и успешно прошла тестирова­ния, находится на стадии промышлен­ного производства.

V* Искусственная матка на основе клеток, выделенных из организма женщи­ны. Существуют успешные прототипы.

и" Искусственные конечности. Как известно, саламандры могут регенери­ровать оторванные конечности, ученым удалось вырастить новые конечности на саламандре, используя экстракт из мочевого пузыря свиньи, но до экспе­риментов на людях еще очень далеко.

*^ Искусственные органы из стволо­вых клеток пациента имеют гораздо больше шансов прижиться. Тогда станет возможным заменить любой орган собственного тела на более молодой и здоровый. И главное, свой собственный.

Какой из этого вывод? К полноцен­ной замене человеческого тела совре­менная наука еще не готова, но зато есть успехи в другом направлении.

Бионические конечности

Не дожидаясь выращенных конечно­стей компания Touch Bionics сообщила о поставке первых разработанных ею бионических протезов руки i-LIMB пациентам в Европе и США. Протез полностью имитирует кисть человека. Датчики на поверхности кожи фикси­руют электрические сигналы от остав­шихся мышц плеча и передают их пяти независимым моторам — по одному в каждом искусственном пальце. Все пальцы имеют по три сустава, позво­ляющих использовать протез для весь­ма сложных манипуляций, что серьезно облегчает жизнь пациенту.

По сообщениям министерства науки и техники Японии, ученые сделали пер­вый шаг по реализации возможности восстанавливать моторные функции парализованных пациентов или созда­вать роботов, которые двигаются как юди. В ходе эксперимента группа уче­ных из университета Duke University в Неверной Каролине обучила двух обезь­ян ходить по бегущей дорожке на задних лапах. В процессе движения регистри-' ровалась активность нейронов мозга, управляющих движением задних лап, и по этим сигналам восстанавливались данные о положении суставов обезьян. Затем полученная информация переда­валась через Интернет в Киото, где рас­шифрованные сигналы использовались для управления роботом, от которого живой видеосигнал возвращался для обратной связи обезьянам.

Существует также робот CBi (Computational Brain interface), разрабо­танный специально для подобных ней­рофизиологических исследований ком­панией JST и Кристофером Аткесоном из Института робототехники при Карнеги-Меллонском университете. Он обладает ростом 155 см, весом 85 кг и 51 степенью свободы движений.

Мечты об андроидах

Термин "андроид" (от греч. andro — человек, мужчина) пришел из научной фантастики, еще в XVIII веке предска­завшей появление человекоподобного робота. В 1738 г. французский механик и изобретатель Жак де Вокансон со­здал первого андроида, играющего на флейте Так что прогрессивное челове­чество грезит не просто лечением чело­века или даже его некоторым "улучше­нием", но и созданием андроидов — человекоподобных машин, передви­гающихся на двух ногах, обладающих определенным интеллектом и создан­ным для того, чтобы с максимальным эстетическим комфортом заменить человека там, где он этого пожелает. Пока самым знаменитым андроидом в мире является робот-переводчик C-3PO ("си-трипио") из саги "Звездные войны" Джорджа Лукаса.

Что касается всей гражданской индустрии роботов, то она взяла на во­оружение три известных закона робо-техники, сформулированных Айзеком Азимовым в 1972 г.:

1. Робот не должен причинять вред человеку или допускать своим бездей­ствием, чтобы человеку был причинен вред.

2. Робот должен повиноваться командам человека, если эти команды не противоречат Первому закону.

3. Робот должен заботиться о своей безопасности в той мере, в какой это не противоречит Первому и Второму зако­нам.

Вы скажете — это фантазии. Но вот, к примеру, в сообщении пресс-службы ОАО РЖД, напечатанном 20.12.2007 г. в "Российской газете" (т. е. явно не 1 апре-

ля), говорится о том, что в ближайшем будущем РЖД может начать использо­вать андроидов на тяжелых работах, а для начала — в качестве профессиональ­ных презентаторов на профильных кон­ференциях. То есть определенные успе­хи в индустрии андроидов уже есть, и они привлекают потенциальных заказчиков.

В общем, создание андроидов для самых разнообразных сфер бытия — конкретная задача, поставленная се­годня перед многими производителя­ми, и отдельные маркетологи, к приме­ру, прогнозируют в ближайшие пять лет рост числа роботов на 3500 %. Раз­работки коммерческих андроидов се­годня ведут более 100 исследователь­ских групп по всему миру. Ожидаемый рынок андроидов в течение ближайших 12 лет — 30 млн шт.

 

Сделай сам

Компания ¡Robot продает бытовых роботов, а также роботов для примене­ния в военных целях. Но разработчикам нужны свежие идеи. Не так давно ¡Robot объявила, что 35-летний американец вьетнамского происхождения Данх Тринх из штата Мериленд выиграл орга­низованный компанией конкурс Create Challenge и получил приз в 5000 долл. за свой "Персональный домашний робот". Собственно ¡Robot Create — это плат­форма с открытым интерфейсом для создания программируемых роботов — этакий робо-конструктор. Она содержит стандартные соединители для датчиков, приводных механизмов и других элек­трических и механических деталей, так что пользователи могут свободно проя­влять свои творческие способности, изобретая роботов и снабжая их покуп­ной электроникой. Тринх наделил свое­го робота датчиками и видеокамерами, которые позволяют ему двигаться и выполнять работу по дому. В дополне­ние к этому робот умеет воспроизво­дить музыку. Жюри выбирало победите­лей с учетом эстетических характерис­тик, интеллектуальных способностей, практичности, занимательности, завер­шенности и оригинальности их изделий.

 

Андроиды Honda

В последние годы исследования в области робототехники все больше концентрируются на том, как сделать движения роботов более естественны­ми. Роботы ASIMO — Advanced Step in Innovative Mobility (т. е. "серьезный шаг в инновационной мобильности") компа­нии Honda позиционируются как буду­щие помощники человеку, способные работать бок о бок с людьми или выпол­нять их поручения.

В конце 1996 г. лучшей разработкой Honda в робототехнике был андроид Honda Р2 — первый в мире автономный прямоходящий андроид, способный подниматься по ступенькам и успешно перемещаться по плоской поверхности. В Р2 был вмонтирован компьютер, управляющий многочисленными двига­телями, а также беспроводной интер­фейс и аккумуляторы. Робот Honda Р2 был ростом 182 см и имел проблемы с лишним весом (210 кг). Голова Р2 была размером с телевизор, зато он умел самостоятельно ходить даже по сту­пенькам, однако при падении Р2 запро­сто мог придавить своего хозяина.

Через год появилась более совер­шенная модель Honda РЗ — ростом уже 160 см и весом 130 кг. Разработчики придали ему дружественный человеку облик — по крайней мере, чтобы на улице не вызывать панику среди прохо­жих. Снижение веса стало возможным благодаря применению нового прочно­го и легкого каркаса из магния. Управляющий работой Honda РЗ четы-рехпроцессорный компьютер разме­щался внутри массивного углепласти-кового "ранца" с аккумуляторами на 25 минут активной работы. Робот обладал недюжинной силой: в каждой руке мог нести до 9 кг. Скорость на ровной поверхности — 2 км/ч.

Первые шаги Honda ASIMO сделал еще в 2000 г. и выглядел именно так, как принято описывать андроидов в научно-фантастических романах — похож на Робби из первого рассказа Азимова из известного цикла. Его рост — около 120 см (оптимальный рост для различ­ных действий без перемещения тела), вес — 43 кг. По своим пропорциям очень похож на мальчика в скафандре с огром­ным ранцем за спиной. "Глаза" робота находятся на уровне глаз сидящего в кресле взрослого человека. Движениями ASIMO можно управлять в режиме реаль­ного времени с помощью портативного дистанционного пульта. Диапазон пере­мещения "рук" по вертикали — 105° (у Honda РЗ — 90е). Робот не только распоз­нает до 50 голосовых команд и 30 жестов, но и адекватно на них реагирует.

Полный цикл активации ASIMO зани­мает 4 минуты (в 10 раз меньше, чем у Honda РЗ). Робот может корректировать свой шаг, учитывая изменение внешних условий, благодаря "упреждающей" тех­нологии. При повороте ASIMO заранее перемещает центр тяжести на внешнюю сторону, что придает его движениям плавность. "Ноги" ASIMO достаточно подвижны и по своему строению напо­минают ноги человека, так как состоят из такого же набора основных "суставов". "Ноги" обладают 6 степенями свободы, "руки" — 5, а "плечи" — 3. При ходьбе ASIMO переносит всю тяжесть то на одну ногу, то на другую, что придает его походке довольно игривый вид. Кроме перемещения по ровной поверхности, робот может подниматься по ступень­кам. "Шея" ASIMO имеет две степени свободы, благодаря чему робот может поворачивать голову в стороны и слегка запрокидывать ее (до 15° от горизонта).

Основная задача робота — реагиро­вать на просьбы людей и оказывать им помощь, например, переносить грузы. Маркетологи Honda предполагают, что в будущем ASIMO станет прекрасным помощником для пожилых людей (япон­цы очень трепетно относятся к нуждам стариков).

Социальный андроид от Kawada

HRP-2P (Humanoid Robotics Project) — прототип "социального" андроида, раз­рабатываемого группой японских ком­паний под руководством Kawada

Industries. Видеоподсистему робота на трехлинзовой стереокамере спроекти­ровала Shimizu, кибер-руку создала Yaskawa. Рост HRP-2P — 154 см, вес — 58 кг. Основное назначение — работы на открытом воздухе и общение с людьми. "Скелет" робота имеет 30 степеней сво­боды. Особая конструкция "таза" дает ему возможность передвигаться даже по узкой тропинке. Высокая плотность размещения компонентов позволила разработчикам отказаться от "ранца". Робот умеет передвигаться по неровной поверхности, уверенно держать равно­весие (есть гироскоп) и самостоятельно подниматься после падения. По ровной поверхности робот может передвигать­ся со скоростью до 2 км/ч. Грузоподъ­емность — по 2 кг для каждой "руки". Примечательно, что разработчики соби­раются открыть код операционной системы HRP-2P, дабы ПО для него смог создавать каждый желающий.

 

Танцоры SONY

Несколько лет назад компания Sony выпустила робота-андроида SDR-4X. Вероятно, в новостных программах вы даже видели кадры премьеры этих роботов с групповыми танцами.

Интегрированная система адаптивно­го контроля в реальном времени — сек­рет пластики андроида Sony—обеспечи­вает оперативное управление всеми 28 "суставами" робота на основании сигна­лов от многочисленных датчиков. Робот прекрасно передвигается, не теряя рав­новесия и на неровной поверхности. Робот даже ставили на раскачивающуюся в двух плоскостях поверхность. И он переступал с ноги на ногу, отходил на шаг назад, делал шаг вперед, но сохранял устойчивость. Недаром на рекламных снимках SDR-4X часто изображают на скейтборде. Кстати, для сохранения ус­тойчивости и выбора способа движения (например, при подъеме по ступенькам) робот не нуждается в помощи внешней рабочей станции для анализа нестан­дартной ситуации — ему вполне доста­точно собственных "мозгов". При росте 58 см робот с аккумуляторами весит 6,5 кг. Максимальная скорость на ровной поверхности — 20 м/мин.

Функцию глаз у андроида Sony SDR-4X выполняют две видеокамеры с цветны­ми CCD-матрицами, обеспечивающие стереоскопическое зрение. Робот мо­жет не только воспринимать очертания объекта, но и способен оценить рас­стояние до него. "Трехмерное" изобра­жение необходимо, чтобы обходить препятствия, заранее просчитывая оп­тимальный маршрут, а самое главное — узнавать людей по чертам лица. Да-да, SDR-4X способен выделять из общего фона лица людей, а в его памяти может храниться до десяти образов различных лиц. В зависимости от "эмоционального состояния" андроида, с помощью све-тодиодов, его глаза изменяют свой цвет (доступно до 6,5 тыс. оттенков).

Робот обладает "слуховой системой" с семью микрофонами и синтезатором речи. Он способен ориентироваться по источнику звука и распознавать голоса. Встроенные функции распознавания речи у робота весьма слабые, однако, он может через беспроводной сетевой интерфейс перенаправить оцифрован­ный речевой сигнал на рабочую станцию для более тщательного анализа. Голосовой синтезатор робота намного совершеннее, чем его слуховые возмож­ности: SDR-4X умеет петь и произносить 60 тыс. слов. "Мозг" SDR-4X базируется на паре 64-разрядных RISC-процессо­ров плюс два модуля DRAM-памяти по 64 Мбайт и операционная система реального времени Sony Aperios.

SDR-4X способен выражать свои "эмоции" движениями головы (4 степе­ни свободы), рук и даже пальцев, кото­рыми робот может двигать каждым по отдельности. Из соображений безопас­ности возможность "давать волю рукам" у робота заблокирована: дать оплеуху или просто сжать руку он не может.

Позже у Sony появилась модель Qrio, предназначенная, в первую очередь, для игр с детьми. Робот обладает более развитым интеллектом и, соответствен­но, расширенными возможностями (38 сервомоторов) в части передвижения.

 

Азиатские женщины

За последние пару лет ведущие японские и корейские компании заня­лись роботами, умеющими свободно поддерживать диалог на достойном уровне. Очаровательные механические девушки создавались в качестве по­мощниц по хозяйству, воспитательниц и работниц офисов.

В городе Сакае, Япония, открылся первый японский музей роботов (Robot Museum). Музей совмещен с магази­ном, где продаются исключительно роботы, так что, пробродив по залам, поиграв и полюбовавшись экспоната­ми, можно выбрать что-нибудь себе домой из более 2 тысяч экземпляров.

К примеру, у робота по имени Repliée Q1 Expo вместо кожи гибкое силиконовое покрытие и женская внешность. Несколько сенсоров и моторов позво­ляют ему/ей двигаться и реагировать, как человек. Она может моргать и дышать. В механизме робота — 42 привода, питаю­щихся от воздушного мотора-компрессо­ра, что позволяет двигаться подобно человеку. Собственно, были проанализи­рованы движения человека, которые и стали "шаблоном" движений Repliée QIExpo. Она может взаимодействовать с людьми и отвечает на прикосновения. Все очень радостно, однако это лишь начало длинного пути. Но разработчик андроида профессор Хироши Ишигуро из университета Осаки убежден, что вскоре люди будут обманываться, при­нимая роботов за себе подобных.

Что касается разработки мимики, то Ишигуро, пожалуй, самый продвинутый разработчик. Его знаменитый двойник Geminoid выполнен как точная копия профессора — тело с 46 степенями свободы было скопировано с Ишигуро, а форма черепа выполнена после объ­емного сканирования его головы.

Брюнетку из Кореи зовут EveR-1. Она понимает 400 слов и при разговоре умеет держать зрительный контакт. Движения губ соответствуют произно­симым словам. Ева умеет общаться по мобильному телефону. Пятнадцать

 

серво-моторчиков в силиконовом лице позволяют выражать радость, злость, печаль, счастье. С расстояния несколь­ких метров Еву легко можно спутать с живой девушкой из плоти и крови, но вот передвигаться она не умеет. Корейские ученые работают сейчас над преодолением этого недостатка.

 

А что у нас?

Шагающие роботы разрабатывались еще в СССР. При этом наши ученые-инженеры были конкурентоспособны специалистам Японии и США. Теперь си­туация несколько изменилась, но ее можно исправить, учитывая, что самые перспективные профессии на сегодня — программисты искусственного интел­лекта (А1), технологические дизайнеры и специалисты по пневматическим и гидравлическим приводам.

Вот, к примеру, разработчики из маг­нитогорского ЗАО "Андроидные робо­ты" представили недавно робот из пла­стика и алюминия ростом 35 см и весом 1,5 кг. Модель способна имитировать все основные движения человека и при этом превосходит зарубежные аналоги по длительности действия батареи. Про интеллект, правда, не сообщается.

И что же дальше?

Ожидается, что уже к середине XXI ве­ка объемы производства андроидов станут сравнимы с объемами произ­водства автомобилей. Если проводить аналогии, то современный уровень раз­вития индустрии роботов сопоставим с состоянием мировой автомобильной промышленности в 1900 г.

Пока качественные андроиды весьма дороги и вряд ли будут стоить дешевле хороших автомобилей. Искусственный интеллект еще в зачаточном состоянии. Много неприятностей доставляют раз­работчикам несовершенные аккумуля­торы: максимальный срок автономной работы — около получаса. Хотя, возмож­но, через 12...15 лет в обеспеченных семьях появятся электронные гуверне­ры, дворецкие и сиделки. Как бы было замечательно поручить весь утомитель­ный труд роботам-андроидам. Вообще, робот — идеальный заменитель рабско­го труда, без которого, например, не мог существовать "город солнца" Кампа-неллы (как, впрочем, и некоторые другие социальные проекты). И он позволил бы людям заняться чем-нибудь возвышен­ным, подняться на новую духовную высоту, избавившись от ненужного и бесполезного с точки зрения самосо­вершенствования труда. Или оконча­тельно поселиться на диване перед телевизором с бутылочкой пива.

Что касается интеллекта, то под ним подразумевается способность пра­вильно передвигаться в пространстве, грамотно выполнять свою работу, при­нимать правильные решения исходя из предпосылок. Несомненно, чтобы захо­теть завоевать мир, этого явно недо­статочно, ибо тогда уже нужен разум, а не интеллект, Так что обыватели, напу­ганные американскими ужастиками про роботов-терминаторов, пока могут перевести дух. Сегодня инженеры лишь пытаются эмулировать простейшие процессы, протекающие в мозгу чело­века, и фантазируют о том, что когда-нибудь можно будет создать алгоритм честолюбия и ответственности, жажды власти и жестокости, доброты и любви.

Сегодня даже самые естественные для человека процессы восприятия мира приходится заменять сложными алгорит­мами сканирования с последующим ана­лизом. До высокой идентичности здесь тоже еще далеко. Может быть, все полу­чится с какими-нибудь нейрокомпьюте­рами, но сегодня прогресс в создании роботов в большей степени достигнут в части движения и мимики, чем в области искусственного интеллекта.

Ученые надеются, что к моменту появления "настоящего" разумного робота для него уже будет готово заме­чательное тело. Но, быть может, все это устареет на фоне грядущих достижений генной инженерии, когда, добавляя в человеческий геном новые гены, можно будет выпускать — хотите, на рынок труда, хотите, на поле боя — улучшен­ные модели человека: прирожденного подводника, полярника, солдата, жур­налиста или топ-менеджера. ■