Роботы готовы играть гораздо более значительную роль в повседневной жизни дома, на работе и в мире в целом.
В будущем машина для ухода за больными сможет аккуратно поднять пожилого человека с постели утром и помочь ему одеться. Робот-уборщик сможет проехать по детской комнате, собирая разбросанные предметы, расставляя игрушки на полках и убирая грязное белье. А на заводе механические руки смогут собрать смартфон нового поколения, начиная с первого хрупкого компонента и заканчивая последним штрихом.
Это лишь проблески возможного времени, когда люди и роботы будут жить и работать бок о бок. Некоторые из этих машин уже существуют в виде прототипов, а некоторые пока остаются теоретическими. В ситуациях, когда люди сталкиваются с трудностями, неудобствами или напрасной тратой усилий, инженеры видят возможности — роботы могут выполнять домашние дела, задачи, которые мы не можем выполнить сами, или добираться туда, куда мы не можем.
Реализация такого будущего сопряжена с огромными трудностями, и не в последнюю очередь это касается нас самих. Люди — существа дикие и непредсказуемые. Роботы, будучи привязанными к правилам своей программы, плохо справляются с хаосом. Любой робот, сотрудничающий или даже сосуществующий с людьми, должен быть гибким. Он должен уметь перемещаться в толпе и справляться с внезапными изменениями в окружающей среде. Он должен безопасно работать рядом с возбудимыми маленькими детьми или хрупкими пожилыми людьми. Его конечности или манипуляторы должны быть прочными, ловкими и прикреплены к устойчивому корпусу, обеспечивающему источник питания. И чтобы действительно стать частью нашей повседневной жизни, эти механические помощники должны быть доступными по цене. В целом, это сложная задача.
Но это не обязательно непреодолимая проблема. Чтобы понять, насколько мы близки к этой цели, я посещаю Стэнфордский центр робототехники, который занимает 3000 квадратных футов и открылся в ноябре 2024 года в Стэнфордском университете. Стив Казинс, исполнительный директор центра и основатель компании, ныне известной как Relay Robotics, которая поставляет роботов-доставщиков в больницы и отели. Он считает, что роботы станут незаменимыми в современной жизни, особенно в таких областях, как уход за больными и престарелыми, где потребуется больше работников по мере старения населения мира. «Робототехника — это помощь людям», — говорит он.
В некоторых областях возможности роботов могут превосходить возможности людей. Однако верно и то, что существуют определенные задачи, которые могут или должны выполнять только люди. Стэнфордский центр робототехники — это одна из попыток исследовать эту границу и выяснить, сколько задач повседневной жизни — дома, на работе, в медицине и даже под водой — лучше всего доверить металлическим и пластиковым помощникам.
Один из навыков, в частности, является серьезным препятствием для роботов. «Самая большая проблема в робототехнике — это контакт», — говорит Усама Хатиб, директор центра. У многих роботов есть человекоподобные руки, но руки гораздо сложнее, чем кажутся. Наши сочлененные пальцы являются частью конечности, состоящей из 27 костей и более чем 30 мышц, работающих согласованно. Наше чувство осязания на самом деле представляет собой синтез многих чувств, основанный на клеточных рецепторах, которые обнаруживают давление и температуру, и на проприоцепции, или нашем знании местоположения и движения нашего тела. Осязание и ловкость позволяют людям превосходить современных роботов во многих задачах: хотя дети часто осваивают завязывание шнурков в возрасте от пяти до семи лет, например, только машины, специально разработанные для завязывания шнурков, могут это делать. Многие роботы полагаются не на руки, а на «челюстные захваты», которые сближают два противоположных пальца, чтобы удерживать предмет на месте.
Один из навыков, в частности, является серьезным препятствием для роботов. «Самая большая проблема в робототехнике — это контакт», — говорит Усама Хатиб, директор центра. У многих роботов есть человекоподобные руки, но руки гораздо сложнее, чем кажутся. Наши сочлененные пальцы являются частью конечности, состоящей из 27 костей и более чем 30 мышц, работающих согласованно. Наше чувство осязания на самом деле представляет собой синтез многих чувств, основанный на клеточных рецепторах, которые обнаруживают давление и температуру, и на проприоцепции, или нашем знании местоположения и движения нашего тела. Осязание и ловкость позволяют людям превосходить современных роботов во многих задачах: хотя дети часто осваивают завязывание шнурков в возрасте от пяти до семи лет, например, только машины, специально разработанные для завязывания шнурков, могут это делать. Многие роботы полагаются не на руки, а на «челюстные захваты», которые сближают два противоположных пальца, чтобы удерживать предмет на месте.
Впечатляющие демонстрации роботизированных рук, такие как видеозапись, на которой человекоподобный робот Optimus от Tesla в 2024 году ловит теннисный мяч в воздухе, часто основаны на дистанционном управлении. Без специалиста, управляющего Оптимусом за кадром, игра в мяч для робота была бы невозможна.
В начале 1960-х годов на заводе General Motors в Трентоне, штат Нью-Джерси, был установлен первый промышленный роботизированный манипулятор — громоздкая машина весом в 3000 фунтов (около 1360 кг). Он получил название Unimate и был разработан для «программируемой передачи изделий», как описывается в патенте. На практике это означало, что робот использовал свой захват для захвата и подъема горячих металлических отливок с конвейера. Проприоцепция Unimate была примитивной. Оператору приходилось физически перемещать манипулятор, чтобы выполнить любое желаемое движение. Он мог выполнять основные задачи, включая удар по мячу для гольфа и наливание напитка из открытой банки — что робот Unimate продемонстрировал Джонни Карсону в программе «Tonight Show» в 1963 году.
Тем не менее, Карсон держался подальше от рабочей части машины. В конце концов, соблюдение уважительной дистанции с роботизированными манипуляторами — это давняя норма, часть структурированной среды, которая помогала производственным роботам добиваться успеха на протяжении последних 60 лет. Вывести их из таких упорядоченных зон, как пытаются сделать робототехники из Стэнфорда, непросто. Хатиб говорит, что он и его коллеги «ведут роботов в мир неопределенности — где вы точно не знаете, куда идете, и где, прикасаясь к предметам, вы [можете] их сломать». Он черпает вдохновение в том, что он называет человеческой «покорностью», или тем, как мы адаптируемся к окружающей среде посредством прикосновения и ощущений. Руководствуясь этими принципами, он разработал пару взаимодействующих роботизированных манипуляторов, оснащенных захватами, названных Ромео и Джульетта.
Спустившись в Стэнфордский центр робототехники, вы попадаете, пожалуй, в один из самых красивых подвалов инженерных факультетов любого университета. Яркий искусственный свет пробивается сквозь фальшивые световые люки в белом потолке, который словно колышется, имитируя волны. Комнаты, разделенные стеклянными стенами, оформлены в тематике домашней, развлекательной и рабочей обстановки. Есть кухня, где робот жарит креветки и убирает посуду. В медицинском кабинете прозрачная копия головы робота вставлена в человеческие вены с трубками, заполненными красной жидкостью. Идея, по словам Казинса, заключается в том, что крошечных роботов можно будет направлять магнитами по сосудистой системе, например, для удаления тромба. Снаружи, в коридоре, четвероногий робот отдыхает, как спящая собака, на краю дивана. «Думаю, его учат прыгать на диван», — говорит Казинс.
Также есть танцевальная студия с деревянным полом и большими зеркалами. Здесь ученые записывают движения танцоров, чтобы обучать виртуальных роботов. «Роботы двигаются в мире, — говорит Казинс. — Кто еще так же интуитивно понимает, как двигаться в мире, как танцоры и хореографы?»
По соседству, в спальне, обставленной мебелью из IKEA, два робототехника тестируют робота TidyBot. Однорукий робот использует параллельный захват для уборки пространства. Камеры, расположенные по периметру потолка, помогают ему определить, какой из разбросанных предметов находится ближе всего. Используя встроенную камеру, TidyBot классифицирует каждый предмет, например, как игрушку, предмет одежды или шляпу. Затем он решает, куда этот предмет должен быть помещен; робототехники установили, что TidyBot может поставить предмет на нужное место примерно в 85 процентах случаев (лучше, чем мои дети).
Чтобы роботы действительно стали партнерами людей, им необходимо освоить навыки, более амбициозные, чем просто уход за фикусами. Я иду вдоль волнистого потолка Стэнфордского центра робототехники по коридору, ведущему к большому, еще строящемуся бассейну, в котором будет размещен робот OceanOne, похожий на русалку.
Этот подводный аппарат весом 500 фунтов имеет две руки и антропоморфное лицо, которое, по словам Хатиба, призвано внушать доверие дайверам в мутной воде, и сужается к рыбоподобной задней части, из которой вырастают всенаправленные двигатели. Его руки имеют резиновые пальцы, которые слегка прогибаются при сжатии. Он предназначен для погружений на большую глубину, чем обычно осмеливаются дайверы. «Это единственный [робот] в мире, способный достичь морского дна» и ощущать его с помощью тактильной обратной связи, говорит Хатиб.
И, несмотря на всю впечатляющую мощь машин в Стэнфорде, до сих пор остаются некоторые проблемы, которые нужно решить. В одном из тестов, за которым я наблюдал, робот TidyBot должен был убрать желтый кубик LEGO, но не смог его найти, когда тот был скрыт за кроватью. Во время другой демонстрации на кухне центра робот-мойщик посуды, который до этого работал нормально, дал сбой. После некоторого расследования выяснилось, что его сбило с толку необычно большое количество людей, наблюдавших за ним в тот день — вокруг него было так много людей, что машина перестала определять, куда ставить посуду. Робот обучается с помощью машинного обучения, поэтому, по словам Казинса, одним из решений может быть более частое обучение робота работе перед аудиторией.
Многому нам необходимо научиться, но развитие робототехники это уже не модные тренды, а повседневная жизнь. Источник.