Железный Дровосек или боевые роботы?
(вчера, сегодня, завтра)
Роботы – они те же люди, только железные.
Часть 1.
Историческая. Этапы большого пути
… человек создал «Железного Дровосека», способного обыграть его самого в шахматы, писать книги, сочинять музыку без человека, управлять коллективом себе подобных роботов, выбрать из себе подобных лидера, воспроизводить себя самого, приспосабливаться к повреждениям, самостоятельно передвигаться по незнакомой местности, самообучаться.
Ждем Терминатора?
Однако соберем в кулак накопленные к настоящему времени знания. Итак.
Часть 2. Робот
сегодня
Злой столяр Урфин Джюс смастерил деревянных солдат и
завоевал Волшебную страну.
О понятиях
Большая Советская Энциклопедия (БСЭ):
Робот - (чеш. robot, от robota - подневольный труд, rob - раб), машина с антропоморфным (человекоподобным) поведением, которая частично или полностью выполняет функции человека (иногда животного) при взаимодействии с окружающим миром. С развитием робототехники определились 3 разновидности роботов:
1. с жёсткой программой действий;
2. управляемые человеком-оператором;
3. с искусственным интеллектом (иногда называемые интегральными), действующие целенаправленно ("разумно") без вмешательства человека.
В конце 60-х гг. в робототехнике возникло новое научное направление, связанное с созданием интеллектуальных роботов. Такие роботы имеют датчики очувствления (сенсорную систему), воспринимающие информацию об окружающей обстановке, устройство обработки полученной информации (искусственный интеллект) - специализированную ЭВМ с набором программ - и исполнительные механизмы (моторную систему). Действия интеллектуального робота обладают некоторыми признаками человеческого поведения: датчики собирают информацию о предметах окружающего мира, их свойствах и взаимодействии; на основе этих данных искусственный интеллект формирует модель внешнего окружения и принимает решение о последовательности действий робота, которые реализуются исполнительными механизмами.
Словарь по естественным наукам:
Робот - электронно-механическое устройство:
- способное к целесообразному поведению в условиях изменяющейся внешней обстановки;
- выполняющее рабочие операции со сложными пространственными перемещениями.
Главную часть робота составляет вычислительная система, управляющая перемещением самого робота или сторонних предметов с помощью устройств-манипуляторов. Для выполнения своих функций робот обрабатывает информацию, поступающую от его датчиков.
Робот (от чешск. robota) — электромеханическое, пневматическое, гидравлическое устройство или их комбинация, предназначенное для замены человека в промышленности, опасных средах и др.
Робот (в обычном понимании) — это механическое устройство, предназначенное для автоматического выполнения операций.
Робот или Бот (жаргонное сокр.) — специальная программа, выполняющая автоматически и/или по заданному расписанию, какие-либо действия через те же интерфейсы, что и обычные пользователь.
Робот - Автоматическое устройство с антропоморфным действием, которое частично или полностью заменяет человека при выполнении работ в опасных для жизни условиях или при относительной недоступности объекта.
Робот - Тот, кто действует бессознательно, подчиняясь чужой воле.
Итак, как обычно, в товарищах согласья нет.
Наиболее целесообразно объединить определения Поспелова Г.С. (Искусственный интеллект - основа новой информационной технологии. -М.:Наука, 1988.) и Попова Э.В., Письменного Г.В.. (Основы робототехники: Введение в специальность. М.:Высш.шк., 1990). Получим следующее определение робота на современном этапе.
Робот – это технический комплекс,
предназначенный для выполнения различных движений и некоторых интеллектуальных
функций человека и обладающий необходимыми для этого исполнительными
устройствами, управляющими и информационными системами, а также средствами
решения вычислительно-логических задач, способный автономно совершать операции
по достижению целей, поставленных человеком.
Классификация роботов
Роботы классифицируются по:
областям применения - промышленные, военные (боевые и обеспечивающие), космические, научно-исследовательские и экспериментальные, специального назначения (антитеррористические, саперы, роботы-охранники), домашние, медицинские, для игр и развлечений;
среде обитания (эксплуатации) - наземные, подземные, надводные, подводные, воздушные, космические;
степени подвижности - стационарные, мобильные, смешанные;
типу системы управления - программные, адаптивные, интеллектуальные;
функциональному назначению - манипуляционные, транспортные, информационные, комбинированные;
типу приводов - электрические, гидравлические, пневматические;
типу движителя - гусеничные, колесные, колесно-гусеничные, полугусеничные, шагающие, колесно-шагающие, роторные, с петлевым, винтовым, водометным и реактивным движителями;
конструктивным особенностям технологического оборудования (по числу манипуляторов);
по
грузоподъемности манипуляторов (сверхлегкие - до
по системе координат рабочей зоны (линейная, угловая);
типу источников первичных управляющих сигналов - электрические, биоэлектрические, акустические;
способу управления – автоматические (автономные), дистанционно-управляемые (копирующие, командные, интерактивные, супервизорные, диалоговые), ручные (шарнирно-балансирные, экзоскелетонные);
уровню универсальности - специальные, специализированные, универсальные;
типу базовых элементов систем управления - пневматические, электронные, биологические.
На сегодняшний день считается, что в состав робота должны входить:
Исполнительные органы – это манипуляторы, ходовая часть и др. устройства, с помощью которых робот может воздействовать на окружающие его предметы. Причем по своей структуре это сложные технические устройства, имеющие в своем составе сервоприводы, мехатронные части, датчики, системы управления. По аналогии с живыми организмами это руки и ноги робота.
Датчики – это системы технического зрения, слуха, осязания, датчики расстояний, локаторы и др. устройства, которые позволяют получить информацию из окружающего мира.
Система управления – это мозг робота, который должен принимать информацию от датчиков и управлять исполнительными органами.
Система обеспечения – несущая конструкция, подсистема энергоснабжения (электро-, гидро-, пневмо- и т.п.), подсистема коммуникаций, подсистемы вентиляции и кондиционирования
Система управления робота высокого уровня сложности обычно реализуется программными средствами. В состав системы управления интеллектуального робота должны входить следующие компоненты:
Модель мира – отражает состояние окружающего робот мира в терминах, удобных для хранения и обработки. Модель мира выполняет функцию запоминания состояния объектов в мире и их свойств.
Система распознавания – сюда входят системы распознавания изображений, распознавания речи и т.п. Задачей системы распознавания является идентификация, т.е. «узнавание» окружающих робот предметов, их положения в пространстве. В результате работы компонентов системы распознавания строится модель мира.
Система планирования действий – осуществляет «виртуальное» преобразование модели мира с целью получения какого-нибудь действия. При этом обычно проверяется достижимость поставленной цели. Результатом работы планирования действий является построение планов, т.е. последовательностей элементарных действий.
Система выполнения действий – пытается выполнить запланированные действия, подавая команды на исполнительные устройства и контролируя при этом процесс выполнения. Если выполнение элементарного действия оказывается невозможным, то весь процесс прерывается и должно быть выполнено новое (или частично новое) планирование.
Система управления целями – определяет иерархию, т.е. значимость и порядок достижения поставленных целей.
30.12.2005 [14:03], Петр Петров
Журнал Wired, дабы с толком
отпраздновать уходящий год, составил список 50 самых лучших роботов в мире. В
этот почётный журналистский хит-парад вошли как реально существующие
электронные создания, так и являющиеся плодами воображения художников и
кинорежиссёров герои. Перечислять весь список не необходимости, но вот отметить
самых интересных «железных друзей человека» мы непременно должны.
Узнай знакомого:
Гонки беспилотных наземных машин IGVC ([IGVC]) являются ежегодно проводимыми соревнованиями среди студентов американских университетов с призовым фондом в несколько десятков тысяч долларов. Цели этих соревнований - создать машины, способные самостоятельно перемещаться по заданной местности (природному ландшафту), без управления с помощью человека либо другого живого организма.
8 октября 2005
года состоялись вторые гонки DARPA Grand Challenge ([DARPA]),
по правилам которых победитель должен быстрее всех преодолеть расстояние в
В отличие от первых соревнований, когда финиша не достиг никто, в 2005 году 5 из 23 машин преодолели весь маршрут и добрались до финиша. Отныне Человек им не нужен! Победителем был признан робот Stanley из Стэнфордского университета. Он пересек финишную прямую через 6 часов 53 минуты после старта. Ещё через 11 минут за ним последовал условный чемпион прошлого забега - робомобиль Sandstorm из университете Карнеги-Меллона. Stanley представляет собой модифицированный Volkswagen Touareg R5 под управлением семи компьютеров на базе Pentium M, оснащённый GPS, инерционными датчиками, лазерными измерителями дальности, видеокамерами и системой радаров. Все сенсоры сканируют окружающее пространство с частотой в 10-100 Гц, что позволяет Stanley в реальном времени обнаруживать и обходить препятствия.
Анонсировано третье соревнование автономных автомобилей-роботов "Великий вызов" (Grand Challenge), на этот раз перенесённое из пустыни в город, и потому сменившее название на DARPA Urban Challenge. По условиям нового состязания беспилотные машины, как и в предыдущие два раза — без какого-либо управления со стороны, должны закончить 97-километровый городской маршрут не более чем за 6 часов, с соблюдением всех правил дорожного движения. Команда, чья машина придёт первой, получит $2 миллиона, второй — $500 тысяч и третьей $250 тысяч.
Молодежный фестиваль «Мобильные роботы» ([Мобильные роботы]) проходит ежегодно с 1995 года в Институте Механики МГУ им. Ломоносова. Соревнования автономных мобильных роботов проводятся на ограниченной ровной горизонтальной площадке – полигоне. Над полигоном подвешено некоторое количество (10 – 15) «маяков», имеющих излучатели; если излучатель включен, то маяк является активным. Маяк оборудован оптическим датчиком, позволяющим автоматически фиксировать момент прохождения под ним отражающего диска робота. На полигоне нанесена также полоса–трасса, образованная отрезками прямых и дуг окружностей. В регламент соревнований входят задания по навигации роботов по маякам, отслеживанию полосы с преодолением препятствий.
Для отработки задач группового управления, методов управления шагающих роботов международной ассоциацией RoboCup ([RoboCup]) предложена задача игры в футбол. В RoboCup заявлен следующий манифест: "Через 50 лет, в 2050 году, команда роботов-футболистов должна выиграть у Чемпиона мира по футболу (команды людей-футболистов)".
В свое время задача научить играть компьютер в шахматы послужило мощным толчком для развития науки. Игра в футбол является более сложной задачей ([Охоцимский и др., 2000]), поскольку протекает в реальном времени на игровом поле с быстроменяющейся обстановкой. В настоящее время предложен ряд различных схем организации соревнований роботов-футболистов, например схемы соревнований Ассоциации RoboCup, или схемы, принятые в Международной Федерации FIRA ([Fira]). Одним из видов соревнований является виртуальный футбол, когда на компьютере моделируется игровая среда, движение мяча и действия игроков. Виртуальный футбол является хорошим полигоном для отработки задач коллективного поведения и использования многоагентных систем.
Для популяризации робототехники во многих странах ежегодно проводятся национальные чемпионаты по боям роботов. Для участия в этих соревнованиях создаются радиоуправляемые или автономные роботы. С середины 1990-х американская компания BattleBots Inc проводит соревнования, собирающие на своих площадках более тысячи участников и десятки тысяч зрителей. Чемпионаты транслируются по телевидению и в Интернете. Eurobot - крупнейшие ежегодные соревнования роботов в Европе. Каждый год в них принимают участие сотни команд. В этом году турнир Eurobot пройдет с 1 по 3 Июня в Катании, Сицилия. Соревнования роботов по борьбе сумо проходят в Японии и США. Считается, что подобные соревнования позволяют превратить изучение сложной техники в увлекательную игру.
Бюджет
Пентагона на
Кроме того, с 2,8 до 3,6 млрд.
долл. увеличено финансирование проекта Future Combat Systems с общим бюджетом
127 млрд. долл. по созданию “армии будущего”, которая будет базироваться на
роботизированных комплексах 18 типов. Развертывание спутниковой системы
высокочастотной связи обойдется в 2,1 млрд. долл., проектирование ее аналога,
использующего лазерные каналы, — в 836 млн. На научно-технические исследования
уйдет 69,4 млрд. долл. (на 600 млн. больше, чем в
Бюджет Агентства передовых
исследований (DARPA) составит 3,1 млрд. долл., из которых 163 млн. будет
затрачено на закрытые проекты.
***
Бюджет министерства внутренней
безопасности США на
***
На
***
DARPA выделило грант в размере
400 тыс. долл. (общая сумма контракта — 1,2 млн. долл.) Ренселлеровскому
политехническому институту на создание самообучающейся системы, которая читает
текст, понимает его и затем отвечает на вопросы по материалу. Такое решение,
полагают военные, будет незаменимо в ходе боя, когда командирам трудно
разобраться в потоке приказов и сводок. Ученые обещают, что через три года
система сможет понимать тексты уровня школьных учебников и затем, как хороший
ученик, правильно отвечать на вопросы.
***
В гособоронзаказе на
“Министерству внутренних дел, в
частности, целевым порядком выделяется около 5,6 млрд. руб. на разработку новой
телекоммуникационной системы, которая позволит вести уникальные базы данных и
системы контроля”, — отметил В. Путилин. Речь идет о новой системе учета
преступности и контроля за незаконной миграцией и базе данных угнанных
автомобилей. “Эта система позволит поднять эффективность выполнения задач
министерством внутренних дел в разы”, — полагает В. Путилин.
Значительно больше средств
выделяется на оснащение и вооружение войск специального назначения. Денег на
экипировку спецназа, на средства связи и наблюдения выделено на порядок больше,
чем в
***
Компания United Defense
Industries (www.uniteddefense.com) и Университет Карнеги — Меллона
получили от Пентагона 26 млн. долл. на создание финальной версии дистанционно
управляемого мини-танка Gladiator.
Разработка этого робота ведется с перерывами
еще с начала 90-х годов, но только в последние годы появилась возможность
создать модель с элементами интеллекта, отличающуюся хорошей управляемостью и
разумной ценой. Аппарат будет оснащен стрелковым оружием, видеокамерами,
GPS-приемником, различными наборами датчиков и средствами устройства дымовой
завесы и проделывания проходов в противопехотных заграждениях.
***
Агентство геопространственной
разведки США намерено активно применять беспилотные аппараты для построения
карты Земли. Используемые сегодня для этих целей пилотируемые самолеты не
подходят для изучения опасных зон, а спутники дают фотографии низкого
разрешения.
Воздушные роботы способны
формировать высокоточные радарные карты с разрешением в несколько сантиментов,
к тому же они умеют долго кружить вокруг нужных объектов. Интерес к подобным
аппаратам проявляют даже в НАСА, рассматривая их в качестве альтернативы
исследовательскому самолету ER-2 (переделанному варианту шпионской машины U-2).
Просит “беспилотник” и Национальная администрация океанографических
исследований США.
Правда, пока даже такие крупные
разработчики подобных машин, как Northrop Grumman, способны выпускать не более
одного самого ходового аппарата Global Hawk в месяц. Инженеры обещают
подготовить специальную версию Global Hawk под названием RQ-4B, которая будет
выполнена в открытой архитектуре и ориентирована на нужды гражданских организаций.
Northrop Grumman намерена также испытать в марте небольшой вертолет длиной
***
Компания BAE Systems (www.
baesystems.com) проектирует по заказу DARPA пассивный всепогодный
радиочастотный искатель (проект Radio Frequency Guided Munitions, RFGM), на
базе которого будет создаваться интеллектуальное оружие, способное находить и
уничтожать вражеские средства связи и подавлять сигналы в диапазонах от 30 МГц
до 3 ГГц. С помощью RFGM военные надеются разработать “умные” снаряды длиной
около
***
МО США намечает стратегический
переход от классических накопителей данных — жестких дисков с вращающимися
элементами — к твердотельным чипам памяти (solid-state chips). Их стоимость за
последние 2—3 года упала с 5 до 1 тыс. долл. за хранимый гигабайт. Такие чипы
гораздо лучше, нежели жесткие диски, подходят для использования в бортовых
системах, так как отличаются высокой устойчивостью к механическим помехам и
воздействию окружающей среды, а кроме того, характеризуются в два раза большим
сроком службы. Правда, пока они существенно проигрывают жестким дискам по цене,
но к концу текущего десятилетия себестоимость таких элементов сильно упадет.
Однако и сегодняшние цены (на фоне расходов в миллионы долларов на один
самолет) уже позволяют достаточно активно использовать твердотельные
накопители. Так, коммерческие решения E-Disks фирмы BitMicro Networks (www.bitmicro.com)
задействованы в самолете дальней радиолокационной разведки E-8, вертолете
Apache Longbow, машине пехоты Bradley. А на беспилотном аппарате Global Hawk
(каждое сделанное им фото занимает сотни мегабайтов) на базе твердотельных
накопителей внедрена новая система хранения данных емкостью 1,4 Тб.
***
В военном центре
воздушно-морских операций США г. Риверсайд (шт. Калифорния) установлен
суперкомпьютерный комплекс автоматического контроля за воздушным пространством
Америки, основанный на трех серверах SGI Altix (по 16 процессоров Intel Itanium
2 в каждом). Хранилище данных SGI InfiniteStorage с распределенной файловой
системой Shared Filesystem CXFS способно обрабатывать до 8 Тб данных,
собираемых от радарных систем и бортовых систем самолетов дальней разведки и
военных аэростатов.
***
Компания Exegy (www.exegy. com)
обещает поставить силовым структурам США для поиска текста в “сырых” и
неструктурированных данных и БД технологии, которые работают в 20 раз быстрее
решений, ныне используемых разведчиками на суперкомпьютерах. Для эксплуатации
систем Exegy достаточно Red Hat Linux, готовится версия для Solaris.
***
Компания iMove (www.imoveinc.
com) внедрит на базе ВМС США в Портленде систему охраны, способную
автоматически выявлять движущиеся объекты на удалении
***
МО США приобрело у компании
Intrusion (www.intrusion.
com) лицензии на систему SecureNet для анализа и предупреждения
проникновений в сети и средство SpySnare, предназначенное для централизованного
мониторинга компьютеров, выявления подозрительных и spyware-программ и
противодействия пиринговым службам.
***
Безопасность 39-го финала США
по американскому футболу Super Bowl, собравшего 74 тыс. человек, обеспечивали
сотрудники 53 силовых агентств, от ФБР до ВМС. Они координировали совместные
действия через веб-систему E-Sponder фирмы Convergence Communications (www.convergence-comm.com).
Система создана на базе офисного пакета Microsoft Office Professional Enteprise
Edition и портальной среды Microsoft SharePoint Portal Server. К ней было
подключено 500 пользователей, которые с ноутбуков и КПК вели переговоры,
синхронизировали в реальном времени планы действий и обменивались сведениями,
документами и видеозаписями, находясь на удалении до
***
Компания Hewlett-Packard
установила новое компьютерное оборудование на 19 патрульных машинах
полицейского управления г. Розевиль (шт. Миннесота, США). С его помощью стражи
порядка смогут обмениваться оперативной информацией с ноутбуков, не выходя из
автомобилей. Проект выполнен в рамках федерального гранта на сумму 500 тыс. долл.,
в дальнейшем и другие полицейские департаменты штата получат в распоряжение
комплексы по цене около 10 тыс. долл. на машину.
***
Недолго проработала в округе
Даллас (шт. Техас, США) новая информационная система сопровождения судебной
деятельности, сданная в эксплуатацию в начале
Статистика мнений посетителей
сайта sa100.ru говорит о том, что роботы - это оружие (40%), это полигон для
исследований (20%), это лень человеческая (13%), это игрушки в доме (13%), это помощник человека (7%), это обслуживающий персонал (7%).
Железный Дровосек оказался слабой искоркой надежды человечества перед стальной поступью злого столяра Урфин Джюса и его внука, железного солдата – Терминатора. Что нас ждет? См. Часть 3. Роботы завтра. |