На самом базовом уровне люди состоят из пяти основных компонентов. У нас есть:
- тело, имеющее определенную структуру;
- система мышц, которая перемещает наши руки и ноги, структуру тела;
- система сенсоров, с помощью которых мы получаем информацию о состоянии своего тела и об окружающей среде;
- источник питания для активации мышц и сенсоров ;
- система обработки данных — мозг, который говорит мышцам , что делать.
Есть еще некоторые нематериальные атрибуты, такие как интеллект и мораль, но на чисто физическом уровне основных компонент только пять.
Робот состоит из тех же самых компонентов. Типичный робот имеет подвижную физическую структуру, какой-то двигатель , сенсорную систему, источник питания и компьютерный «мозг», который управляет всеми этими элементами. По сути, роботы - это созданные человеком версии животного мира, машины, которые воспроизводят поведение человека или животных.
Почти все роботы имеют подвижное тело. Некоторые могут передвигаться только на колесах, используя мотор, а другие имеют десятки подвижных сегментов из металла или пластика, соединенные «суставами». В качестве исполнительных механизмов используются электродвигатели, гидравлическая или пневматическая система.
Робот работает с помощью встроенной компьютерной программы и датчиков. Встроенная программа решает, какие задачи может выполнять робот и как они будут это делать. Датчики требуются роботу для восприятия как внешней среды, так и своего внутреннего состояния. Внешние датчики помогают ощущать такие элементы, как свет, прикосновение, звук и расстояние. Внутренние датчики похожи на органы чувств человека. Без них робот не способен воспринимать окружающую среду, и его деятельность ограничена выполнением только заранее определенных задач. Наиболее распространенным «чувством» робота является чувство движения - способность робота контролировать свое перемещение в пространстве. Более продвинутые роботы используют стереозрение. Две камеры дают восприятие глубины, а программное обеспечение для распознавания изображений позволяет определять местонахождение и классифицировать различные объекты.
Для перемещения робота компьютер включает все необходимые двигатели и клапаны. Большинство роботов являются перепрограммируемыми - чтобы изменить поведение робота, вы просто устанавливаете на его компьютер новую программу.
Пока робот - умная машина, управляемая технологиями. Но с развитием искусственного интеллекта ситуация может измениться. Уже сейчас некоторые современные роботы имеют возможность учиться. Например, они могут распознать, достигли ли они желаемого результата с помощью определенного действия (например, преодолели ли препятствие, передвигая ноги). Робот сохраняет эту информацию и когда следующий раз сталкивается с такой же ситуацией, воспроизводит это же успешное действие.
Собачка Aibo (Sony) - это полностью автономный робот с неслабыми зачатками интеллекта. Aibo умеет ходить, «видеть» окружающие его предметы с помощью видеокамеры и инфракрасных датчиков расстояния, распознавать команды и лица. Робот является полностью автономным: он может учиться и развиваться, основываясь на побуждениях своего хозяина, обстановки, или другого AIBO. Существует программное обеспечение, имитирующее «взрослую собаку», которая сразу использует все свои функции, и программное обеспечение, имитирующее «щенка», который раскрывает свои возможности постепенно.
«Настроение» Aibo может меняться в зависимости от окружающей обстановки и влиять на поведение. Инстинкты позволяют Aibo двигаться, играть со своими игрушками, удовлетворять своё любопытство, играть и общаться с хозяином, самостоятельно подзаряжаться и просыпаться после сна. Разработчики утверждают, что у AIBO есть симулирование шести эмоций: счастья, грусти, страха, антипатии, удивления и гнева.
Робот-марсоход может построить карту местности в непосредственной близости от себя на основе данных от своих визуальных датчиков. Если на карте будет очень сложный путь, робот «поймет», что нужно идти другим путем. Для работы на сложных участках местности «двуногие» роботы не используются. Ходьба на двух ногах по своей природе нестабильна, поэтому рободизайнеры обращают внимание на животный мир, особенно на насекомых. Шестиногие насекомые обладают исключительно хорошим балансом, и они хорошо адаптируются к широкому разнообразию рельефа.
Слово «робот» впервые появилось в 1921 году в пьесе Карла Чапека «R.U.R» или «Россумские универсальные роботы». Действие пьесы разворачивается на фабрике, производящей «искусственных людей» — они называются роботами, хотя автор представил их по описанию ближе к современному понятию «андроид». Они похожи на людей, но сделаны из других веществ. Они способны размышлять, и изначально рады служить человечеству. Правда, в пьесе Чапека для людей все закончилось не очень хорошо.
Айзек Азимов представил три закона робототехники в небольшом рассказе «Хоровод» (1942 год):
1. Робот не может причинить вред человеку или своим бездействием допустить, чтобы человеку был причинен вред
2. Робот должен повиноваться всем приказам, которые дает человек, кроме тех случаев, когда эти приказы противоречат первому закону
3. Робот должен заботиться о своей безопасности в той мере, в которой это не противоречит первому и второму законам.
В 1986 году в романе Азимова «Академия и Земля» появляется «Нулевой закон роботехники»:
0. Робот не может навредить человечеству или своим бездействием допустить, чтобы ему был нанесен вред.
В 2016 году американский профессор-юрист Марк Ротенберг выдвинул Четвертый и Пятый законы:
4. Робот должен открыто идентифицировать себя
5. Робот должен быть способен публично обосновать свои действия.
Идея роботов (механических людей или животных, производящих самостоятельные действия) возникла намного раньше.
В мифах о Крите (около 400 года до н.э.) фигурирует Талос, человек из бронзы, который три раза в день обходил остров, бросая камни в любое приближающееся судно.
Древнекитайский текст Liezi описывает встречу китайского императора Цюя Му из Чжоу с инженером-механиком, известным как Ян Ши, «ремесленником». Ян Ши с гордостью подарил императору человеческую фигуру в натуральную величину, механическое «изделие ручной работы» из кожи, дерева и искусственных органов.
В записных книжках Леонардо Да Винчи содержатся описание и чертежи механического рыцаря, сейчас известного как робот Леонардо. Робот-рыцарь мог стоять, сидеть, поднимать забрало, самостоятельно маневрировать руками, и у него была анатомически правильная челюсть. Вся роботизированная система эксплуатировалась серией шкивов и тросов.В наше время на основе дизайна Леонардо робот был воспроизведен и признан полностью функциональным.