Читаем Наш коллега - робот онлайн бесплатно
Владимир Николаевич Бусленко
НАШ КОЛЛЕГА - РОБОТ
Серия "Эврика"
В книге рассказывается о роботах, которые всего за десяток лет прошли путь о г кибернетических игрушек до механических помощников человека практически во всех сферах его деятельности, в материалах XXVI съезда КПСС отмечается необходимость "развивать производство и обеспечить широкое применение промышленных манипуляторов (промышленных роботов)". Издание рассчитано на самые широкие круги читателей.
СОДЕРЖАНИЕ
БУДЕМ ЗНАКОМЫ
Кто ты, робот?
Почему все-таки роботы?
Какие бывают роботы?
РОБОТ АНДРОИДОВИЧ АВТОМАТОВ
Детство.
Отрочество.
Юность.
РОБОТЫ ПЕРВОГО ПОКОЛЕНИЯ - ОБУЧАЕМЫЕ МАНИПУЛЯТОРЫ
Жизнь - это движение.
Ода пешему ходу.
Легко ли поднять бумажный стаканчик?
Работа закипела!
Чего не могут промышленные роботы?
ВТОРОЕ ПОКОЛЕНИЕ - ОЧУВСТВЛЕННЫЕ РОБОТЫ
Смена поколений.
Шестое чувство.
Как мы видим то, что мы видим.
Семь раз отмерь.
Обратная связь - посох слепого.
ТРЕТЬЕ ПОКОЛЕНИЕ - РОБОТЫ-ИНТЕЛЛЕКТУАЛЫ
Я мыслю - следовательно, я существую.
Как роботы набирались ума.
Кибернетический диалог.
За советом к роботу.
РОБОТЫ ВОКРУГ НАС
Там, где трудно, вредно, опасно.
Роботы у нас дома.
Робот: читаю и могу изъясняться.
Миди, мини, микро.
Умные вещи.
Роботы внутри нас.
ЗАВОДЫ-РОБОТЫ
Что такое современное предприятие?
Бригадный подряд роботизации.
Сегодняшние "заводы будущего".
Самовоспроизводство?!
2001. ПЕРСПЕКТИВЫ
Роботы будущее.
Преображенный труд.
Роботы в быту.
Роботы и мы.
Заключение.
БУДЕМ ЗНАКОМЫ
КТО ТЫ, РОБОТ?
Ответить на этот вопрос не так-то просто. Заглянув в недра современного роботизированного предприятия, мы не обнаружим там столь привычных по фантастическим романам "железных киберов", бесстрастно склонившихся над станками. В то же время современное промышленное производство настолько насыщено разнообразными автоматами, что порой возникает ощущение, что весь завод - это один гигантский робот.
Что же такое современный промышленный робот?
Чем отличается он от манипулирующего раскаленными заготовками блюминга или ловко закупоривающего бутылки автомата?
Главное достоинство промышленного робота перед другими автоматическими устройствами - его "гибкость", то есть простота переналадки для выполнения самых разнообразных операций. Что еще способна делать машина, предназначенная для закупоривания бутылок? Да ничего. Рожденный закупоривать летать не может! Тысячи специализированных автоматов должны быть выброшены или с большими затратами переоборудованы, когда меняется характер производственного процесса, но только не робот, в котором достаточно заменить программу и сменить оконечные устройства. Итак, если на этой неделе роботы производят окраску кузова автомобиля, на следующей они работают сварщиками, если утром упаковывают продукцию, вечером грузят ее на платформы, и делают они это лучше, чем люди. Их "руки" тверды и устойчивы, движения неутомимы и аккуратны. Вот только выглядят они не столь привлекательно, как полюбившиеся нам "киберы": длинные "шеи", высовывающиеся из массивных "туловищ", захваты, напоминающие клювы, моторы, клапаны, проволока, шланги. Они шипят, свистят и извиваются у нас на глазах; ни дать ни взять - вымершие чудовищные птицы, вдруг воскресшие в металле.
Современный промышленный робот - это удивительное средоточие, казалось бы, несоединимого. В англоязычных странах для характеристики робота используют непереводимый термин "kluge", означающий систему, состоящую из разнородных компонентов, конструкторы которых никогда не собирались использовать их совместно. Действительно, какой случай мог бы слить воедино в качественно новое образование насосную станцию современную ЭВМ, многочленную механическую руку и телевизионную камеру? Развиваясь независимо, все эти составляющие робота достигли определенного совершенства, когда отнюдь не случай, а дерзкая мысль инженеров свела их вместе, чтобы еще лучше служить человеку. Однако для этого потребовалось преодолеть узкие междисциплинарные рамки, терминологические баррикады, психологические барьеры и массу других, обычных в новом деле преград. Отголоски этих баталий заметны и сегодня, особенно когда различные классы специалистов претендуют на роль "крестных отцов" робототехники. Невольно вспоминается старинная индийская притча о трех слепцах, ощупывающих слона и выносящих свои суждения.
Расскажем современную притчу о трех инженерах, впервые увидевших промышленного робота.
- Какой совершенный механизм! - воскликнул специалист по строительным машинам. - Вы обратили внимание на число степеней свободы и высокую точность манипулятора? Ошибка составляет не более долей миллиметра, и это при весе транспортируемой детали в несколько десятков килограммов! Особенно удивительна способность этого автомата перестраиваться с одной операции на другую, ведь он работает без помощи человека!
- Да разве только в этом дело! - перебил его специалист по ЭВМ. - Перед нами современный компьютер. Здесь мы имеем блестящий пример расширения функциональных возможностей ЭВМ за счет новых устройств ввода и вывода информации: тактильных датчиков, телекамеры, микрофона и на выходе гибкого манипулятора. Самое замечательное, что благодаря этим устройствам компьютер получил уникальную возможность проявлять физическую активность в окружающей среде. А то, что вас поразило больше всего - способность к переналадке, - так это же естественное свойство компьютера программируемость. МиниЭВМ робота просто перешла к выполнению новой программы!
- Я не вижу здесь предмета для спора, - вмешался в разговор специалист-кибернетик. - Главное здесь не механическая конечность или электронный мозг. Главное состоит в том, что чем эффективнее человечество развивает техносферу, тем больше наших достижений мы обнаруживаем у живой природы, в биосфере. Помните, как сказал Герберт Уэллс: "Перед каждым паровозом бежит тень лошади". И мы имеем наглядное подтверждение этого тезиса. Перед нами искусственный аналог живого мыслящего существа, так сказать, антропоморфная модель человека. Вот искусственные руки наподобие рук рабочего, вот органы чувств: зрение, слух, осязание - и вот, наконец, прообраз головного мозга - ЭВМ, которая и сообщает этому искусственному существу способность к рефлекторно-целесообразной деятельности! Присмотритесь, ведь движения робота просто воспроизводят поведение рабочего.
Так рассуждали специалисты, про которых еще Козьма Прутков заявил: "Узкий специалист подобен флюсу: полнота его односторонняя". Попытаемся разрешить их спор и ответить на вопрос: "Что же такое робот?" Возьмем аналогию робота с человеком. Какие качества в данном случае нас интересуют? Во-первых, функциональные возможности человека, а именно: приспособляемость, универсальность, способность к выполнению сложных движений. Во-вторых, физические данные, которые включают силу, скорость, надежность, стабильность основных характеристик. И наконец, в-третьих, умственные способности, которые охватывают восприятие, обучение, наличие памяти, логики и т. д. Если изобразить эти категории качества графически, то получится трехмерное пространство X, Y, Z, где каждая из категорий имеет свою ось.
Рис. ROBOT.GIF
Возьмем какую-нибудь строительную машину, например экскаватор. Он обладает функциональными способностями: известной универсальностью, возможностью манипулировать ковшом и перемещаться. Кроме того, он обладает физическими данными, которые обеспечиваются его двигателями. Если отложить категории, присущие экскаватору по осям X и Y, получим условное двухмерное "пространство экскаватора". Очевидно, что экскаватор начисто лишен интеллекта, его заменяет интеллект водителя, поэтому по оси Z мы ничего откладывать не будем. Рассмотрим теперь с тех же позиций, например, компьютер. Он обладает определенным интеллектом и некоторыми функциональными способностями, в частности универсальностью и приспособляемостью.
Двухмерное пространство компьютера можно изобразить по осям Z и X.
Компьютер, по крайней мере в традиционном смысле, не обладает вовсе физическими данными, поэтому на оси X мы также ничего не отложили. Итак, все эти машины на нашем рисунке оказались двухмерными, так как расположены по своим качественным возможностям в плоскости лишь двух осей.
Теперь изобразим "пространство робота" и "пространство человека". И робот и человек обладают всеми перечисленными качественными категориями в совокупности, а именно: функциональными возможностями, физическими данными и умственными способностями.
Поэтому на нашей схеме их пространства будут трехмерными.
Именно в этом совпадении качественных пространств и состоит антропоморфность робота, то есть сходство его с человеком. Наиболее распространенное техническое определение промышленного робота следующее: "обучаемый, программно-управляемый манипулятор".
Некоторые организации, производящие роботов, стремясь отделить понятие "промышленный робот" от понятия "робот", используемого в научной фантастике, называют эти автоматы "транспортирующими устройствами", или "автоманипуляторами".
ПОЧЕМУ ВСЕ-ТАКИ РОБОТЫ?
Ответ на этот вопрос является своеобразным ключом к замку, открывающему дверь в новую эру автоматизации производства. Робототехника и роботостроение, роботизация и роботроника и, наконец, роботология - вот эхо того гигантского взрыва, или бума роботов, который охватил современный мир. Причины этого бума порождены общим развитием экономики и научно-техническим прогрессом и глубоко коренятся в самой социальной структуре общества. Чтобы ответить на вопрос, стоящий в заголовке, проведем небольшое исследование.
Социологи утверждают, что успехи современной медицины и повышение общего уровня жизни приводят к изменению динамики возрастной структуры населения.
Это значит, что с каждым годом увеличивается доля пожилых людей и соответственным образом уменьшается доля молодежи. Изменился и образовательный уровень лиц, вступающих в производство, резко сократилось число выпускников средних школ, а число выпускников вузов, поступающих на работу в промышленность, обнаруживает тенденцию к постоянному увеличению. Кроме того, происходит общая смена сферы трудовой деятельности: возрастает доля управляющего и обслуживающего персонала за счет непосредственно участвующего в материальном производстве. Все эти тенденции связаны с развитием цивилизации. Избежать их невозможно, но они все острее ставят перед промышленностью проблему нехватки рабочей силы.
Нехватка рабочей силы - это общая тенденция, затронувшая все промышленные страны, однако в капиталистическом мире она зачастую ликвидируется за счет рабочих-иммигрантов: в США - за счет выходцев из ФРГ, Италии, стран Латинской Америки, в Англии - за счет африканцев, индийцев, а также итальянцев и испанцев; в ФРГ и Франции - за счет выходцев из стран Среднего и Ближнего Востока.
Однако решение проблемы нехватки рабочей силы при помощи такого рода изменений социальной структуры общества само по себе содержит противоречия, например, такие, как возникновения расовых проблем.
Очевидно, что для нашей страны подобный путь зависимости от рабочих-иммигрантов противоречил бы самой структуре социалистического общества.
Итак, социологи определили проблему: нехватка рабочей силы. Продолжим наше исследование. Зададим себе следующий вопрос: где проявляется в первую очередь нехватка рабочей силы? Не прибегая к социологическому анализу, а коснувшись своего собственного личного опыта, каждый может ответить на этот вопрос так: там, где работать вредно, неприятно и неинтересно.
Действительно, держаться подальше от таких мест, где мы попадаем в труднопереносимую обстановку, вполне естественно для человека. Поэтому все труднее и труднее находить квалифицированных рабочих для специфических производств. Люди избегают работать в неблагоприятных условиях: в цехах с повышенной температурой, загазованностью, неприятными запахами, грязных и шумных, связанных с работой с отравляющими и взрывчатыми веществами, на большой высоте или глубине.
Все больше текучесть кадров на работах, состоящих из простых, однообразных операций, угнетающих своей монотонностью. Одним из неприятных последствий промышленной революции оказалось то, что ремесленное искусство на производстве уступило место разделению труда. Это, несомненно, дало мощный толчок развитию промышленности, однако на конвейере рабочий, каждые несколько секунд повторяющий одну и ту же несложную операцию, чувствует себя винтиком механизма. Это лишило людей возможности гордиться своей работой, отняло у них творчество, и многие заводские профессии не дают людям полного удовлетворения.
Американский публицист Стаде Теркел в своем монументальном труде "Работа. Люди рассказывают о своей каждодневной работе и о том, как они к этой работе относятся" пишет: "Многие испытывают с трудом скрываемое разочарование..." "Я - машина", - говорит рабочий, обслуживающий машину для точечной сварки.
"Я - зверь в клетке", - высказывается кассир банка.
"Я - мул", - говорит рабочий-металлург. "То, чем я занимаюсь, может делать и обезьяна", - произносит секретарша. "Я превратился в сельскохозяйственное орудие", - говорит сезонный рабочий. "Я - вещь", считает манекенщица. "Синие воротнички" и "белые воротнички" выражают свое мнение одной фразой: "Я - робот". Все это и порождает естественный ответ: для многих производственных работ единственный выход - это комплексная автоматизация, ну а роботы нужны как ее носители. Образно говоря, человек создал робота, чтобы самому не превратиться в робота. Но почему именно роботы? Ведь существовали и существуют другие средства автоматизации: автоматические линии, станки-автоматы. Чтобы ответить на этот вопрос, углубимся в историю.
Начало промышленной революции было положено изобретением Дж. Уаттом паровой машины. Для поддержания постоянного числа оборотов ее вала в начале XIX века был создан регулятор, управляющий подачей пара в соответствии с числом оборотов машины, так называемый регулятор Уатта. Автоматическое регулирование числа оборотов паровой машины и явилось началом эры автоматического управления.
С тех пор автоматическое управление получило широкое развитие, а применение его в сфере производства положило начало эпохи автоматизации и сделало возможным создание таких отраслей промышленности, в которых не требуется вмешательство человека.
