Статья посвящена определению критериев для выделения этапов развития робототехники и характеристике данных этапов. В качестве критериев для периодизации развития робототехники названы автономность создаваемых механизмов, возможность их программирования по нескольким направлениям, а также предназначение механизмов, сферы и степень их использования в жизни человека.
Ключевые слова: робототехника, робот, этапы развития робототехники.
Актуальность процессов развития робототехники как отрасли науки и производства определяется тем тривиальным фактом, что люди во все времена стремились избавиться от выполнения тяжелых, рутинных повседневных и профессиональных действий, тем самым упростив или в некоторых случаях ускорив выполнение поставленных задач. Поэтому уже многие сотни и даже тысячи лет назад люди начали придумывать устройства, которые могли бы подойти для этих нужд. Появление и закрепление в языке термина «робот» связано с развитием научно-фантастической литературы. Он впервые был использован в 1920 г. К. Чапеком в пьесе «Р. У. Р». («Россумские универсальные роботы»), где роботами называли искусственных людей, а в 1950 г. закреплен в сборнике научно-фантастических рассказов А. Азимова «Я, робот», где были сформулированы его знаменитые три закона робототехники [1, с. 3].
Для определения критериев и выстраивания на их основе периодизации робототехники необходимо отталкиваться от определения понятия «робот». Международная федерация робототехники (International Federation of Robotics, IFR), а вслед за ней и Национальный стандарт РФ ГОСТ Р 60.0.0.4–2019 «Роботы и робототехнические устройства (термины и определения)» [2] определяет робота как «рабочий механизм, программируемый по нескольким осям с некоторой степенью автономности и способный передвигаться в пределах определенной среды, выполняя поставленные задачи» [3, с. 8]. Из данного определения следует, что сущностными признаками понятия «робот» (т. е. критериями для анализа создаваемых в разные исторические периоды механизмов) являются: автономность, что означает, что «робот способен интерпретировать среду, в которой находится, и адаптироваться под поставленные задачи» [3, с. 8]; возможность его программирования по нескольким направлениям.
Если мы ставим перед собой задачу анализа исторического процесса возникновения и развития роботов и робототехники, то важным критерием разрабатываемой нами периодизации также является определение предназначения создаваемых механизмов, сферы и степень их использования в жизни человека. Именно с этих позиций и можно выстраивать периодизацию истории создания роботов. Этапы развития робототехники по-разному сформулированы и описаны в различных источниках, с нашей точки зрения, в истории робототехники можно выделить три основных этапа.
Первый длился с древности до эпохи промышленной революции (примерно до конца XVIII в.). Зачастую его начинают с эпохи Древней Греции и эллинизма, когда, согласно различным историческим источникам, были известны механизмы с подвижными элементами, например, летающий деревянный голубь (5 в. до н. э.), коготь Архимеда или знаменитые статуи Александрийского (Фаросского) маяка (300 г. до н. э.), которые якобы, могли поднимать руки в зависимости от времени суток или направления ветра, сигнализировать кораблям об опасности громким звуком. К этому периоду также относятся механические фигуры древнего Египта и Китая, но именно Древнюю Грецию историки робототехники склонны считать прародиной этой технической дисциплины, поскольку названные автоматы были не только построены, но и теоретически описаны. Традицию создания механических фигур («автоматонов») продолжили в средние века и новое время, когда арабский учёный и изобретатель Аль-Джазари (1136–1206) создал лодку с четырьмя механическими музыкантами, которые играли на бубнах, арфе и флейте, а также многие европейские часовщики, изготавливающие автоматы в виде людей и животных, ангелов, с помощью которых давали уличные представления. В этом же направлении действовал и Леонардо да Винчи, чьи чертежи механического рыцаря (датированные 1495 г.) были обнаружены в середине ХХ в.
Так же, как и предыдущие экземпляры, его машина скорее являлась механизмом, который должен был выполнять заложенную программу и в этом смысле действовать автономно, однако вряд ли она могла реагировать самостоятельно на изменяющиеся вокруг нее условия внешней среды. «Автоматоны» XVI—XVIII вв. — пружинные и маятниковые заводные механизмы, внешне напоминающие человека или животных, которые были способны выполнять достаточно сложные движения. «Испанский монах» середины XVI в., гулял, ударял себя в грудь правой рукой, кивал, подносил находящийся в его левой руке крест к губам и целовал его, а «писарь» часовщика Пьера Жаке Дро середины XVIII в. мог написать несколько предложений текста из 40 знаков.
Также были созданы «художник» (наносил на бумагу рисунки); «девушка-музыкант» (играла на небольшом органе пять различных мелодий, двигая головой с изящным поклоном в конце выступления) [4]. Эти фигуры можно было программировать с помощью барабанов или дисков с насечками, в которые была заложена определенная последовательность действий. Поменяв их расположение, можно было изменить программу. Как видно из приведенного краткого описания, все названные механизмы еще не очень похожи на роботов в современном значении этого слова, поскольку они были устройствами с заложенной в них простой однонаправленной механической программой (путем завода пружины, маятника или барабана) и использовались прежде всего как диковинка, развлечение. Говорить об автономности таких устройств не приходится: ни не могли реагировать на окружающую среду, в т. ч. на ее изменение. Никаких полезных для общества функций, кроме развлекательной они не выполняли. Поэтому этот хронологически длинный этап можно охарактеризовать как период создания прообразов роботов или протороботов.
Второй этап был связан с промышленной революцией (XIX — кон. XX вв.), когда роботизированные механизмы стали частью промышленного производства и стали выполнять повторяющиеся, тяжелые операции и действовать в условиях, опасных для человека, тем самым реально облегчив его труд. Важной вехой на этом пути стало изобретение в 1808 г. французского ткача Жаккара, который создал ткацкий станок, программируемый с помощью перфокарт. Это была скорее автоматизированная линия, чем робот, однако в нем впервые в промышленности был реализован принцип программирования, важный для робототехники.
С конца XIX — начала XX в. с открытием радио и электричества робототехника получила не только новый источник питания, но и средство получения, передачи и обработки информации. В 1898 г. Н. Тесла продемонстрировал самоходную лодку, которая управлялась с помощью дистанционного радиоустройства, а в 1928 г. американский инженер Р. Уэнсли разработал человекоподобный механизм «Герберт Телевокс», способный открывать двери и окна, отключать духовку, реагируя на команды, которые ему передавались по телефону с помощью встроенного микрофона.
По-настоящему широкое распространение роботы получили после Второй мировой войны, когда роботы превратились из развлечения в часть промышленного производства. В 1948 г. в США компанией General Electric был создан первый промышленный робот для работы на атомном реакторе, а в середине 1950-х гг. инженеры Д. Девол и Д. Энгельбергер (которого многие ученые считают «отцом робототехники») представили первого в мире программируемого с помощью перфокарт робота, который выполнял сложнейшие задачи на сборочной линии в General Motors. Именно патент Д. Дэвола на автоматическую программируемую руку-манипулятор совершил прорыв, означавший появление робототехники как индустрии. Этап 1960–1970-х гг. можно назвать периодом полноценного развития робототехники как отрасли науки и техники, широкого распространения роботов в промышленности (в это время были созданы такие знаковые устройства, как программируемый универсальный манипулятор (1969, Стэнфордский университет); окрасочный робот (1969, норвежская компания Trallfa); роботы-упаковщики (Федеральный технологический институт Лозанны) и др.). При этом человечество не оставляло надежд на создание роботов, похожих на человека (здесь пальма первенства принадлежит японцам: в 1973 г. сконструирован гуманоидный робот Wabot-1, в 2000 г. создан робот ASIMO).
В это время, вплоть до современности, в робототехнике развиваются два основных технологических направления, связанных с применением промышленных роботов. «Первое — системы, позволяющие людям или компьютерам управлять роботами в дистанционном режиме. Второе — механические манипуляторные системы, такие как «руки» или «ноги», для передвижения и оперирования объектами» [3, с. 9].
Третий, современный этап развития робототехники (с конца ХХ в. по настоящее время) связан с поисками усиления автономности роботов и их более разнообразного взаимодействия с человеком. Этому способствуют разработки в смежных областях, таких как искусственный интеллект, мехатроника, навигация, восприятие, распознавание объектов и обработка информации, именно они открывают новые возможности для развития робототехники. Речь идет о создании роботов, способных эффективно маневрировать и обходить препятствия (см. роботы Яндекса на улицах современной Москвы), которые основаны на алгоритмах, позволяющих роботам планировать маршруты своего передвижения. Широкие перспективы для робототехники сегодня связывают с разработкой автономных транспортных средств (автомобилей) и дронов. Современные роботы «учатся» имитировать эмоции, разрабатывается программное обеспечение, позволяющее моделировать работу человеческого мозга, совершенствуются языковые навыки и механизмы принятия решений. Однако на волнующий умы философов, писателей и учёных вопрос «а сможет ли искусственный интеллект заниматься творчеством?» один из исследователей в этой области Д. Жданов ответил пока категорично: «Робот не сможет выполнять творческие и исследовательские функции. <…> Робот сможет нарисовать картину, но не сможет создать то, что удивит людей. Она будет похожа на сотни других картин. То же касается исследовательской деятельности. Робот, алгоритм сможет решить задачу, но не сможет выдвинуть новую теорию» [4].
В целом, можно сказать, что тенденциями современной робототехники становятся, с одной стороны, усиление их автономности и возможности решать разнообразные задачи за счет использования искусственного интеллекта, а также переход от использования роботов исключительно в промышленности к их использованию в повседневной жизни для решения различных, в т. ч. и бытовых проблем. Однако ученые пока осторожно говорят о временных перспективах, когда роботы (в т. ч. андроиды) станут повсеместно использоваться во всех сферах человеческой жизни.
Литература:
- Азимов А. Хоровод. http://asimovonline.ru/short-stories/khorovod/read/
- ГОСТ Р 60.0.0.4–2019 Роботы и робототехнические устройства. Термины и определения. https://allgosts.ru/25/040/gost_r_60.0.0.4–2019
- Кайснер Э., Раффо Д., Вунш-Винсент С. Робототехника: прорывные технологии, инновации, интеллектуальная собственность. //Форсайт. 2016 № 2. Т.2.
- Мы — не роботы, роботы — не мы. https://scientificrussia.ru/articles/robotizatsiya-v-zhizni-obshchestva
