Roomba изначально не был пылесосом, а его интеллектуальные способности ограничивались всего парой функций. Недавно разработчик знаменитого устройства Джо Джонс рассказал о приключениях при создании робота, а заодно объяснил, почему всемогущие андроиды – это миф.
Материал подготовила команда РУКИ. Мы помогаем найти проверенных поставщиков и запустить серийное производство в Китае. О лучших кейсах, технологиях и разработке продуктов пишем в блоге в Яндекс.Дзен и на канале в Telegram.
"Поверьте, через 3-5 лет роботы освоят сотни профессий", – прогнозировал робототехник Джо Джонс в начале 80-х. Будучи сотрудником Лаборатории искусственного интеллекта MIT, он не сомневался – у андроидов обязательно все получится. Спустя почти 40 лет Джонс думает иначе: роботы еще не скоро захватят мир – если захватят вообще, а выполнять они будут утилитарные функции – например, подметать полы, как Roomba от iRobot.
Начало: "Пылёнок" и танцующий пылесос
Все началось летом 1999 года, когда Джонс работал в компании iRobot. Вместе с коллегой Полом Сэндином он разработал DustPuppy – концепцию миниатюрного и дешевого робота-уборщика для дома. Руководство оценило идею – разработчикам выделили $10 тыс. и 2 недели на сборку прототипа.
Первый аппарат собрали из подручных деталей: сенсоров, моторчиков, цилиндрической щетки и обычного микропроцессора. Робот успешно чистил полы, хоть и наталкивался на препятствия. Прототип одобрили, а вот название вызывало вопросы.
Инженеры неслучайно назвали устройство DustPuppy – "Пылёнок". Они впервые создавали робота для масс-маркета и понимали, какие на них возлагают надежды. Разработчики не хотели давать напрасные обещания – вдруг робот не оправдает ожиданий? DustPuppy постарается угодить, но, как и любой "детеныш", скорее всего наделает ошибок.
iRobot эта легенда не впечатлила – компания наняла профессиональных копирайтеров, и DustPuppy переименовали в Roomba. Название обыгрывает движения робота, которые напоминают хаотичный танец.
Технологии 19 века
Проект Roomba начался с инженерной задачи: как сделать устройство компактным, но при этом мощным? Потребляемая мощность обычного пылесоса – примерно 1400 ватт. При таких параметрах аккумулятор миниатюрного робота сядет за минуту. Подключить его к розетке нельзя. Большая батарея тоже не вариант, потому что тогда габариты увеличатся, а себестоимость возрастет.
Помощь пришла из 1876 года.
Инженеры решили использовать классический дизайн механического прибора для чистки ковров, запатентованного американским предпринимателем Мелвиллом Бисселлом еще в 19 веке.
Первая версия Roomba не втягивала пыль, а орудовала щетками – причем довольно эффективно. С пылесосом он, конечно, сравниться не мог, зато убирался часами без участия человека. Если оставить робота кружиться по квартире целый день, рано или поздно он соберет всю грязь.
Сложности с навигацией и внутренний “арбитр”
С мощностью разобрались. Но возник новый челлендж: как сделать так, чтобы робот нигде не застревал, но при этом обходил каждый уголок? Справиться с первой проблемой помогла круглая форма устройства и расположение колесиков по диаметру. В тупиковой ситуации Roomba начнет крутиться вокруг оси – и скорее всего, обойдет препятствие.
Вторую задачу решить сложнее. Инженерам нужно было наделить робота памятью, чтобы он помнил, в каких местах он уже провел уборку. Современные датчики решают эту задачу, но в начале 2000-х нормальная система позиционирования стоила как минимум $1000.
Тогда пришла идея сделать два режима работы: Cruise и Escape. Круизный режим заставляет устройство двигаться вперед, а Escape помогает выбираться из тупиков за счет активации специальных переключателей на бампере.
Если обе системы активируются одновременно, то специальный элемент кода – "арбитр" – решает, кому отдать приоритет. В результате робот постоянно двигается вперед, преодолевая препятствия и охватывая весь периметр помещения.
В принципе, этим интеллектуальные функции первой версии Roomba ограничивались. Как пишет Джонс, дополнительные фичи плохо конвертируются в коммерческий успех, поэтому команда решила не рисковать.
Эксперименты с Cheerios
Спустя несколько месяцев прототипы показали фокус-группе. Все шло прекрасно: робот очищал поверхности в автономном режиме и вызывал у всех восторг.
Как вдруг кто-то из команды упомянул, что Roomba не оснащен механизмом для всасывания пыли – все загрязнения устраняет обычная щетка. Настроение фокус-группы мгновенно изменилось. Интерес к устройству угас, а многие даже сократили желаемую стоимость устройства в два раза – обычная щетка не должна стоить дорого.
Тогда руководство решило – у Roomba должны быть функции пылесоса, даже если они не принесут существенной пользы. Но как это сделать? Обычному пылесосу требуется 1400 ватт, а инженеры могли обеспечить роботу всего 3 ватта.
Используя подручные средства, Джонс собрал новый прототип. Ему удалось повысить мощность за счет более узкого отверстия для втягивания воздуха. Так Roomba превратился в пылесос.
Когда на производстве уже собирались готовить оснастку, финальные прототипы Roomba решили показать начальству. Но робот вдруг перестал работать – он не убирал грязь, а только развозил ее по тестовой площадке.
Чтобы понять, что не так, на стеклянной поверхности рассыпали крошки от Cheerios, а за работой пылесоса наблюдали снизу вверх. Оказалось, что частицы грязи разлетались повсюду, минуя пылесборник.
Конструкцию пришлось переделывать – только после этого пылесос заработал. В сентябре 2002 бренд Roomba вышел на рынок. Такой исход Джо Джонс считает большой удачей.
Три закона успешной робототехники
После Roomba на рынок вышло немало домашних роботов: Anki, Jibo, Keecker, Kuri, Laundroid и многие другие. Они привлекли миллионы долларов от венчурных инвесторов, но объединяет их другое – ни одна из компаний не выжила на рынке. Почему именно пылесосу удалось стать успешным? Джонс считает, что дело в разработке. Он выделил три принципа, которые привели к успеху:
1. Приносите пользу
Ценность робота должна быть очевидной. Неважно, пылесосит ли он пол или стрижет газон, главное – прибор приносит пользу. Многие стартапы создавали андроидов, которые делают "все", но на самом деле не умеют ничего.
Первый принцип успешного продукта: выполнение конкретной задачи. Если робот просто симпатичный, его ценность испаряется спустя несколько месяцев после релиза.
2. Выполняйте задачу здесь и сейчас
Исследовательские лаборатории часто проектируют роботов в надежде устроить настоящий прорыв на рынке – о затратах и надежности они не думают. В результате масштабировать разработку невозможно – слишком дорого и неэффективно.
Второй принцип успешного продукта: используйте уже отработанные технологии, которые легко вывести на рынок.
3. Помогайте экономить
Люди хотят получать конкретные результаты – чистый пол или постриженный газон, – и неважно, каким методом. Если робот выполняет задачу, экономя время и деньги, его хотят купить.
Отсюда третий принцип успеха: соотношение цены и качества играет определяющую роль.
И все-таки почему не всем этим принципы помогают добиться успеха? Во-первых, не любую задачу можно решить с помощью робототехники. Во-вторых, роботы функционируют не так, как люди. Для них любое дело нужно переизобретать заново.
Робот не может просто взять щетку и почистить загрязнения на полу – для начала он должен научиться ориентации на местности и в пространстве. Человек же справляется с этой задачей на автомате.
Современным роботам даже базовые задачи даются с трудом. Нагружать их дополнительным функционалом бессмысленно или слишком затратно (это доказывает пример Roomba).
Так, Джонс считает, что антропоморфность – это тоже лишняя фича. Андроид не похож на человека по своей сути, так зачем вводить пользователей в заблуждение?
Это касается и ПО. Все ресурсы робота нужно направлять на успешное решение конкретной задачи – если он будет "размышлять о захвате мира", то не сможет справляться со своей работой. Да, инструментов для разработки робототехники становится все больше, а стоят они дешевле. Но многозадачные роботы еще надолго останутся мифом. Поэтому пока им остается только пылесосить, принося компаниям миллионы долларов.