Роботы. История развития машин - Александр Алексеевич Прасол
Конечно, все программы для работы роботизированной техники написаны программистами, и контроль за выполнением операций на месторождении осуществляется квалифицированным специалистом-нефтяником, но факт использования робототехники уже имеется.
В предыдущей главе было рассказано о многих семействах роботов. И почти всегда это были, скорее, станки, чем человекообразное существо. Так ли важна человекоподобная форма для робототехники? Ученые и инженеры, занимающиеся разработкой робототехнических систем, заявляют о том, что человеческий облик для робота будет скорее помехой, чем надежно функционирующим механизмом. И причин здесь немало.
Рассмотрим тело человека. Две руки и две ноги – слишком мало для выполнения работы. Если бы слесарю или столяру можно было выбирать, он бы согласился иметь четыре, шесть или даже больше рук. У индийцев есть шестирукое божество Шива! В каждой руке можно было бы держать свой инструмент, отпала бы надобность в помощи подмастерья. Две ноги – тоже не самый удобный способ передвигаться. Человек идет, по сути, падая, перенося вес и центр тяжести с одной ноги на другую. Поэтому хорошо освоенная нами смена ног при ходьбе это всего лишь попытка предотвратить падение. Малая площадь ступни также служит весьма ненадежной опорой.
Теперь посмотрим в глаза друг другу. Яркий свет или, наоборот, кромешная темнота лишают человека зрения. Мы привыкли использовать так называемый белый свет. Точнее, широкий диапазон света от самых нижних пределов – теплотворных инфракрасных лучей – до жесткого холодного ультрафиолета. И большинство информации об окружающей среде мы получаем именно при помощи глаз. Цвет, вид предмета могут нам многое рассказать о нем. Ярко-зеленая листва бывает ранней весной и в начале лета, осень – это буйство оранжево-красных тонов. Можно с легкостью определить пору года.
Человек становится в темноте беспомощным. А животные, ведущие ночной образ жизни, те же привычные нам кошки, обладают способностью видеть не только днем, но и ночью. В отличие от одушевленных, роботы выгодно отличаются от них. Они могут быть наделены системами ночного видения, различать предметы не только в видимом спектре, но и в инфракрасном или ультрафиолетовом свете. Лазерные дальномеры укажут точное расстояние до предметов. Такой богатый арсенал технических средств позволяет выполнять работу, непосильную для человека в обычных условиях. Космические аппараты для дистанционного зондирования Земли делают снимки в широком спектре с высоты в сотню километров, что позволяет выявлять развитие опасных явлений, скажем, оползней или подвижек грунтов, сползание ледников и формирование айсбергов.
То же самое происходит и со слухом. Диапазон восприятия звуков человеком ограничен частотами в 20–20000 герц. Эти величины указаны на многих электронных устройствах, наушниках, звуковых колонках. А некоторые животные могут слышать и инфразвуки, и ультразвук. Летучая мышь при помощи ультразвукового локатора ориентируется в любом пространстве, а мотылек платяной моли уходит от наших ладоней…
А вот роботы, если они используются для звуковой фиксации событий, вооружены значительно качественнее человека. Механическое «ухо» может слышать лучше, чем созданное природой. Причем частотный диапазон у них намного шире. Такие роботизированные установки широко используются при создании так называемой «умной» техники. В обиход уже вошло, скажем, понятие «умный локомотив» или «умный вагон». Такой термин означает, что в технику встраиваются датчики, например, с функциями виброакустики. Во время работы двигательной установки они чутко вслушиваются в рабочий гул и по малейшим отклонениям определяют биение или опасную вибрацию агрегата. И тут же в бортовой компьютер поступают соответствующие сигналы. Компьютер, прошедший глубинное обучение (deep learning), сразу анализирует сигнал и определяет степень опасности. При незначительных отклонениях будет просто выдана команда для ремонтной бригады, а в критической ситуации – двигатель будет остановлен.
Если брать железнодорожную технику, чья работа напрямую связана с безопасностью перевозки пассажиров или грузов, то умная техника служит дополнительной гарантией безаварийной эксплуатации.
Это лишь один пример. А на поездах монтируются устройства, которые могут не только следить за состоянием самого подвижного состава, но и железнодорожной инфраструктуры. Они следят и за состоянием пути, и за целостностью и нагревом контактной сети на электрифицированных участках, и за устройствами железнодорожной автоматики и сигнализации. И пусть такие роботизированные устройства менее всего напоминают человекообразное создание, они и есть самые настоящие роботы.
Так получилось, что мне довелось хорошо изучить работу железной дороги. В свое время я работал помощником машиниста тепловоза, сам водил поезда. Затем трудился в отраслевой газете «Гудок», и свыше десяти лет – в научно-исследовательском институте, который и занимался многие вопросами создания «умной» техники и технологий. Поэтому одна из главок о робототехнике и будет посвящена устройствам, которые коренным образом меняют привычную профессию железнодорожника.
А пока возвратимся к человеку и таким качествам, которые у него заимствует робот.
Ограниченность человека, как считают многие ученые, по сравнению с более примитивными созданиями живой природы, вынуждают инженеров и конструкторов придавать роботам наиболее оптимальную для их функций форму. И далеко не всегда андрогинную!
Некоторые из вас, прочитав все это, скажут: так что, долой робота-андроида?! Не будем торопиться с таким поспешным выводом! Ученые, помимо вибророботов, большое внимание уделили шагающим роботам. Такие роботы способны, например, перемещаться в тех случаях, когда невозможно использование колёс или гусениц, – в условиях тундры или при риске повредить хрупкую поверхность, на неровной либо топкой почве. Шагающие роботы, обладая большими стопами, могут, не повреждая поверхность, выполнять разнообразные операции в лесу или на болоте.
Робот-андроид может использоваться там, где требуются функции человека. Если важно, чтобы искусный помощник походил на человека – он будет иметь привычную для нашего глаза форму. Именно таких роботов можно увидеть на промышленных выставках. Они выполняют роль регистратора, информатора, сопровождающего гида. Часто такие автоматические создания обладают человеческой мимикой, что многими воспринимается как само собой разумеющееся. В некоторых медицинских клиниках используют человекоподобных роботов в качестве сестры-сиделки. И это вполне понятно: кому охота у больничной
