Про роботов, президента и апельсины
Шрифт:
2. Роботы Toyota Motor Corporation
Toyota Motor Corporation выбрала другой путь в робототехнике. Вместо того чтобы сосредоточиться на одной модели, здесь разрабатывают сразу несколько идей и создают разных роботов. Целевое назначение определяет инженерный подход и технологию, примененную к роботу, а также его внешний вид. На наши вопросы отвечает Пол Ноласко (Paul Nolasco), менеджер по связям с общественностью Toyota Motor Corporation (TMC).
Назовите разновидности роботов, которые были разработаны компанией Toyota?
На сегодняшний день Toyota показала широкой публике следующих роботов:
– Робот, играющий на трубе (двуногий и др.), март 2004 г.
– Робот, играющий на ударных инструментах, декабрь 2004 г.
– Робот, играющий на тубе (самый низкий по регистру духовой инструмент), декабрь 2004 г.
– Робот-Ди-Джей, декабрь 2004 г.
– i-foot: двуногий робот, умеющий ходить, декабрь 2004 г.
– Робот, играющий на скрипке, декабрь 2007 г.
– Робот-экскурсовод, декабрь 2007 г.
– Персональный робот мобильности «mobiro», декабрь 2007 г.
– Персональный робот мобильности Winglet, дающий опору при ходьбе, август 2008 г.
А также:
– Робот, который помогает инсталлировать ветровые стекла на машине.
– Робот, который умеет распознавать образы и пожимать руку.
– Робот, который умеет бегать.Сколько лет потребовалось на создание такого количества моделей? Сколько людей участвовали в разработке?
Toyota Group работала над индустриальными роботами, начиная с 1970-х годов. В марте 2004 г. впервые был продемонстрирован широкой публике первый робот-помощник от Тойоты. Это был робот, умеющий играть на трубе. Разработан он был, благодаря основным технологиям, берущим начало из разных
Что было наиболее трудно воплотить с точки зрения технологии?
Так как наши роботы имеют совершенно разные характеристики, трудно сравнить, что было самое трудное. Какие-то роботы умеют ходить и мы работали над этой задачей.
Робот, умеющий играть на трубе, имеет искусственные легкие и способные вибрировать губы – как у человека, а пальцы его способны управляться с музыкальным инструментом.
Робот-экскурсовод сделан с применением технологии распознавания речи, он может написать свое имя и произвести цифровую карту своего непосредственного окружения для самонавигации. И это только некоторые из технологий наших роботов. Трудно сказать, что из них – самое трудное.
Расскажите о роботе-инвалидной коляске, которая может читать мысли своего пассажира. Человек, находящийся в ней, должен носить что-то наподобие шапки, которая позволяет ловить сигналы. Насколько стабильно он работает?
Как сказано в нашем пресс-релизе, с помощью анализа электромагнитного излучения мозга этот робот «читает» мысли пользователя и принимает решение, в какую сторону поворачивать или, может быть, продолжать ехать прямо. Результат обработки сигналов высвечивается на дисплее – это происходит для того, чтобы водитель мог контролировать ситуацию. Точность распознавания сигналов мозга– 95 %.
А что если человек передумает, куда поворачивать?
Если пользователь передумает – это не проблема. На самом деле, это и есть цель системы – понять, что он на самом деле хочет. Как указано в нашем пресс-релизе, команды обрабатываются каждые 125 миллисекунд. Чтобы это обеспечить, используются технологии BSS (Blind Signal Separation) и Space-time-frequency.
Мы верим, что эту модель можно будет использовать в реальной жизни – особенно в сферах медицины и ухаживания за пожилыми людьми. Сейчас мы оцениваем свой потенциал для того, чтобы применить эту технологию как средство физической поддержки для людей, которые нуждаются в помощи. Кроме того, Тойота надеется, что эта технология сможет выйти за пределы простых команд, связанных с движением и также сможет ловить эмоции пользователя: комфортно ли ему; боится ли он чего-то; что этому конкретному пользователю нравится, а что нет. Мы думаем, что это один из шагов к созданию роботов, которые смогут легко и свободно понимать людей.
Ваши роботы, играющие на музыкальных инструментах, как будто спустились с экрана научно-фантастического фильма. Но какая от них польза?
TMC и сегодня рассматривает этих роботов, как приносящих пользу. Они уже работают – в индустрии развлечения. Одна из целей Тойтоты – создать роботов, которые будут помогать, ассистировать людям. Слово «ассистент» можно определить по-разному и «ассистирование» может принимать различные формы. Роботы-музыканты способны развлекать людей, а это и есть то, как они ассистируют людям наслаждаться жизнью.
Насколько ограничен набор музыкальных произведений в репертуаре роботов?
Теоретически их репертуар неограничен. Самый первый робот, способный играть на трубе и представленный нами в 2004 году, мог исполнять только 30 музыкальных произведений. А сегодня количество музыкальных произведений, которое могут исполнять наши роботы, ограничено только их компьютерной памятью – размером чипа.
С какой операционной системой работают роботы Toyota?
Мы используем различные операционные системы, в зависимости от типа робота. Робот-музыкант начинал функционироватьна основе RT-Linux. В последнем поколении роботов используется VxWorks. Робот персональной мобильности Winglet работает с micro ITRON. Хотя я и не запрашивал эту информацию в последнее время, но, по крайней мере, полтора года назад мы использовали Intel Pentium-M для роботов-музыкантов. Работают наши роботы на литиево-ионных батареях.
Существует ли беспроводная связь с роботами?
Основные движения наших музыкальных роботов автономны. Однако на представлении, в обстановке, когда вокруг зрители, может случиться что-нибудь непредвиденное: например, ребенок побежит навстречу двигающемуся роботу. На этот случай мы дополнительно держим роботов на связи. Но добавлю, что наш робот-экскурсовод способен избегать столкновения с людьми.
С какой скоростью умеет бегать ваш робот?
Скорость робота Тойоты – 7 км/ч, что делает его рекордсменом среди всех подобных роботов, существующих в мире на момент 2007 г., когда мы обнародовали этот факт.
Можете ли вы перечислить физические параметры бегущего робота? Что еще он умеет делать?
Все спецификации, кроме, конечно, скорости робота, все еще остаются закрытой информацией. Могу только сказать, что кроме бега, робот способен везти тележку.
Чем же этот робот уникален?
Робот Тойоты, умеющий бегать, уникален тем, что он бежит на шариках своих ступней, что очень похоже на то, как это делает человек. Я думаю, что все другие двуногие, свободно стоящие и умеющие бегать роботы, делают это на всей своей ступне – они бегут «плоскостопно». Существует момент в цикле бега нашего робота, когда обе его ноги находятся в воздухе, точно также, как это происходит и в случае человека-спринтера. Способность использовать шарики на ступне увеличивает способность робота сохранять баланс.
Каковы ваши планы на будущее? Когда можно будет приобрести роботов для личного использования?
Toyota Motor Corporation (TMC) намеревается позиционировать роботов как одно из своих основных направлений уже в 2020 году. Мы начали тестировать их во внелабораторных условиях, чтобы собрать данные об использовании роботов в реальном мире. Один из наших роботов, созданный для транспортировки людей, был протестирован в госпитале. Мы собираем мнения медицинского персонала о том, была ли от роботов польза на практике. Наши персональные роботы мобильности были также протестированы в супермаркетах, аэропортах и на курортах. Мы, однако, пока не предоставляем никакой информации относительно рынка этих услуг или прогнозов объема продаж.
Создавая роботов, придерживаетесь ли вы какого-то свода правил? Как вы относитесь к Трем законам роботехники Азимова?
Toyota называет их «Тойотовские роботы-партнеры»(Toyota Partner Robots). Как следует из названия, они предназначены служить людям как партнеры, помощники. Ключевая тема, в рамках которой они созданы – это идея ассистирования. Другими словами, это роботы-ассистенты. Они предназначены ассистировать людям по четырем направлениям:
– помощь по хозяйству
– уход за больными
– персональная мобильность
– производство.
Это и есть цель TMC. У нас нет какого-то четкого кредо или свода законов, кроме как создание робота, способного ассистировать людям. А поддерживают ли наши роботы азимовские Три закона роботехники, вы решайте сами.Роботы. От похожести на человека – к полезности
(Впервые статья была опубликована в журнале «Магия ПК», № 2/2012 г.)
Люди давно мечтали о создании человекоподобного робота, но задача эта оказалась непростой. Сегодня в области робототехники трудятся многие умы нашей планеты в разных компаниях и разных странах. Однако по совокупности характеристик самым продвинутым роботом в мире считают хондовского ASIMO. В ноябре 2011 года Хонда анонсировала его улучшенную версию – All-new ASIMO. Новая модель обладает большей гибкостью и может принимать некоторые решения независимо: например, он способен легко передвигаться среди людей, заранее обходя живые препятствия. Специалисты Хонды говорят, что только теперь они перешли от автоматического робота к автономному.
В новой модели создателям удалось сократить вес робота с 54 до 48 кг., увеличить число степеней свободы с 27 до 57 и увеличить скорость бега с 6 км/ч до 9 км/ч. Робот функционирует на литиево-ионной батарее, которой хватает на 1 час работы. Батарея весит 6 кг. и расположена в рюкзаке робота. ASIMO может управляться оператором с помощью портативного компьютера по беспроводной связи, а также он понимает простые голосовые команды. Робот плавно ходит и бегает (без пауз между шагами), умеет бегать по кругу и устойчиво спускаться и подниматься по ступенькам разной высоты. Кроме этого, ASIMO умеет быть полезным. Он везет тележку, поддерживая хороший баланс, может принести и поставить поднос и даже способен открыть бутылку и налить жидкость в стакан. По ходу движения робот распознает местность, а так же может определить и понять одновременную речь нескольких человек. Он способен синхронизировать действия с людьми: пожимать руку, принимать и передавать предметы. ASIMO «видит» и умеет обходить движущихся навстречу людей. Он может встретить и проводить посетителя в нужную комнату.
Способности робота совпадают с первоначальной идеей робототехники, которая заключается в том, что роботы должны помогать людям. Даже рост хондовского ASIMO (130 см) был выбран, исходя из того, чтобы с ним удобно было разговаривать сидящему или лежащему человеку – тому, кому необходима помощь. Однако сегодня робот не использует эти способности в реальной жизни. Он пока только развлекает зрителей. Например, ASIMO успешно выступал на сцене в качестве дирижера Симфонического оркестра Дейтрота (США). Робот не просто махал дирижерской палочкой в такт, но и, согласно заложенной у него в памяти партитуре оркестра, показывал музыкантам, когда вступать, а когда снять звук. Сегодня ASIMO можно увидеть на сцене Диснейленда (Калифорния, США) в 14-минутном представлении «Скажи «Привет» Хондовскому ASIMO!» Шоу создано для того чтобы показать робота широкой публике и продемонстрировать, что он умеет и каково может быть его применение в будущем. Кроме того, ASIMO путешествует по миру. Только за последние несколько месяцев он побывал на различных выставках и фестивалях в нескольких штатах США, в Канаде, Польше, ЮАР и ОАЭ. Он присутствует на гонках, обучает детей правилам дорожного движения, посещает лондонскую редакцию всемирно известной газеты The Times. Получается, что ASIMO до сих пор показывают, как чудо. Чего же не хватает роботу для того, чтобы стать похожим на своего создателя, человека? Оказывается, недостает многого! Замахнувшись на универсальность, инженеры Хонды поставили для себя очень непростую задачу.
Корпорация Тойота пошла другим путем. Ее специалисты создают роботов с узкой специализацией, не пытаясь объять необъятное и повторить человека сразу во всем. Например, ASIMO умеет дирижировать оркестром, но не играть. А среди роботов-партнеров Тойоты есть музыканты, специализирующиеся на различных инструментах: играющие на трубе; на ударных инструментах; на тубе (самый низкий по регистру духовой инструмент). Но наиболее известен публике робот-скрипач. Каждая из моделей роботов-музыкантов имеет индивидуальный набор необходимых для ее специализации свойств. Таким образом, роботы, умеющие играть на духовых инструментах, имеют искусственные легкие и способны вибрировать губами, как это делает человек. Пальцы этих роботов создавались для того, чтобы управляться с клавишами инструментов. У них большой репертуар. Правда, самый первый робот, способный играть на трубе, мог исполнять всего 30 музыкальных произведений. Но сегодня репертуар роботов-музыкантов ограничен только их компьютерной памятью. Благодаря дружелюбному выражению лица, роботы-музыканты поддерживают японский дух «ва», то есть гармонию и идеалы гостеприимства, присущие японской культуре. Созвучно общей логике разработчиков Тойоты, эти роботы создавались лишь с одной целью: играть на определенном музыкальном инструменте. Это означает, что их, например, не учили открывать бутылку с водой или обходить препятствия.
Цель создания роботов, рассчитанных на выполнение единственной задачи или небольшого набора задач, поддерживают многие исследователи. Приведем в пример сравнительно нового робота, HRP-4C, который создан в Национальном Институте передовой индустриальной науки и технологии в Японии. HRP-4C – робот в женском обличье, он был задуман с женской внешностью и скроен, исходя из размеров средней японки. Девушка-робот имеет рост 158 см и весит 43 кг. Впервые она была продемонстрирована в 2009 г. HRP-4C умеет танцевать и петь. Пожалуй, издали, из зрительного зала, ее было бы трудно отличить от обыкновенной танцовщицы. К тому же, она имеет определенное преимущество перед людьми: HRP-4C никогда не собьется с такта и никогда не забудет слова песни, которую она поет. В похожести на человека робот HRP-4C, безусловно, превзошел универсального ASIMO. Это совпадает с целями, которые ставили для себя создатели электронной девушки. Ее предназначение – симулировать человека. Предполагается, что востребована она будет в индустрии развлечений.
Еще одна область робототехники, в которой ведутся исследования, – передача роботом эмоций. Эта идея кажется логическим продолжением задачи имитации человека. В Группе персональных роботов Массачусетского технологического института (США) вполне преуспели в этом направлении. Здесь работают сразу с несколькими небольшими по размерам роботами. Созданный в институте робот Nexi демонстрирует мимику с помощью бровей, подбородка, наклона головы и даже закрывающихся век. Он способен принимать удивленное выражение лица, казаться грустным, сердитым и даже умеет подмигивать. Передачу эмоций успешно удалось имитировать, однако многим Nexi показался довольно странным электронным созданием. Оказалось, что, давно мечтая о себе подобных роботах, мы совсем не хотим видеть их слишком похожими на нас. Робот действительно похож на нас, но из-за искусственности, ненатуральности выражения лица часто напоминает не совсем адекватного или нездорового, человека. Наверное, поэтому еще большую популярность в Массачусетском технологическом институте получила другая, не похожая на человека, модель – робот по имени Леонардо (Leonardo). Он тоже передает эмоции и даже умеет учиться. Этот робот связывает происходящее вокруг него с демонстрируемой им мимикой. Например, робота можно научить любить красный цвет и не любить синий. Распознавая цвета, Леонардо будет демонстрировать соответствующую мимику. Секрет только в том, что Леонардо совсем не похож на человека – он представляет собой робота с мохнатой мордочкой, немного напоминающего нашего Чебурашку. Только уши у Леонардо не круглые, а острые. Кстати, уши тоже участвуют в процессе: они опускаются при передаче отрицательных эмоций и поднимаются при демонстрации положительных.
Существование ушастого Леонардо заставляет задуматься: а так ли необходимо роботу во всем повторять человека? Интересно, что и Тойота вместе с отказом от универсальности делает шаг в сторону непохожих на людей роботов. Например, роботы-музыканты Тойоты существуют в двух вариантах: с ногами и на колесах. Так как ходьба является не самым экономным способом передвижения и требует довольно большого расхода энергии, инженеры Тойоты решили «изобрести колесо». Моделей на колесах несколько и они немного различаются по параметрам. Их рост составляет приблизительно 100 см, вес – от 45 до 65 кг, число степеней свободы – 11–21.
Несмотря на успех с колесами, Тойота продолжает инновации и с двуногим роботом. Исследователи этой компании уделили внимание изучению ходьбы не только людей, но и других живых существ. А почему, собственно, руководствоваться тем, как ходим мы? Вполне возможно, что при определенных условиях успешной окажется совсем другая модель. Так и появился робот i-foot, структура ног которого подобна птичьим лапам с коленями, сгибающимися не вперед, как у человека, а назад. Эта конструкция оказалась оптимальным решением для крутых спусков и подъемов. Робот i-foot предназначен для удовлетворения потребности человека свободно передвигаться по горной местности. Он уже не является классическим роботом: у него нет головы и рук. Он представляет собой безопасную кабину в форме раковины, которая является пассажирским креслом. Пассажир управляет этим умным средством передвижения с помощью джойстика. Робот i-foot предназначен для удовлетворения потребностей индивидуума свободно передвигаться. Длина робота – 236 см, вес – 200 кг, число степеней свободы – 12, вес пассажира: до 60 кг, скорость ходьбы: 1.35 км/ч.
В свою очередь Хонда также движется к созданию побочных, смежных с проектом ASIMO, продуктов. Первым из этой серии было экспериментальное одноколесное персональное устройство для передвижения U-3X, которое изменяет скорость и направление на основе движения и наклона тела пассажира. В ноябре 2011 г. Хонда продемонстрировала еще два устройства поддержки веса: Bodyweight Support Assist и Stride Management Assist. Устройства сокращают давление на определенные мышцы ног или таза и позволяют передвигаться людям не только с ослабленными ногами, но иногда даже тем, кто совсем не способен ходить.
Специалисты Тойоты также без промедления начали работать над подобными проектами, как всегда, подходя к проблеме немного по-другому. Если одноколесное устройство Хонды похоже на маленький велосипед, то Тойота создает умный скейтборд. Если Хонда поддерживает ноги искусственным поясом, закрепляющимся на бедрах, то Тойота изобретает умный длинный «сапог». Устройства планируется выпустить в продажу уже в 2013 г.
Безусловно, это не первые умные машины, которые используются людьми. Нас давно окружают роботы-пылесосы и роботы-газонокосилки. Но их интеллект относителен – в производстве подобных моделей не использовались наработки таких продвинутых проектов, как робот ASIMO. Несмотря на то, что новые устройства Хонды и Тойоты не имеют ни головы ни ног, их искусственный интеллект будет верно служить человеку – даже если это касается всего лишь одной специфической задачи поддержки мышц при ходьбе.
Впрочем, задачи могут быть разными. Например, беспилотный автомобиль Google – тоже ни что иное, как робот. Беспилотная машина предназначена освободить человека от напряжения, связанного с вождением, и существенно сократить количество дорожных происшествий. Создатели Google Car уверены: в будущем люди будут удивляться тому, что были времена, когда приходилось водить машины вручную.
Таким образом, робототехника развивается в сторону прикладных устройств, которые на самом деле являются ни чем иным, как настоящими умными роботами. Инвестирование в робототехнику, без сомнений, будет продолжаться, так как оно действительно является вкладом в развитие всего общества. Действительно, обратимся к материалам Международной федерации робототехники (IFR, International Federation of Robotics). IFR объединяет под своим крылом производителей роботов 15 мировых держав и собирает статистику по 50 странам мира. 1 сентября 2011 г. федерация опубликовала очередной отчет о количестве продаж самых разнообразных роботов в сферах производства и сервиса, а также были приведены прогнозы на будущее. В соответствии с приведенными данными, в течение 2010 года в мире было продано 2,2 миллиона роботов для индивидуального использования. За период 2011–2014 гг. ожидается более 14 миллионов продаж на сумму 5,4 миллиарда долларов. Безусловно, в статистику IFR попали самые разные модели: от роботов-спасателей до роботов-пылесосов и детских игрушек. Тем не менее, динамика спроса на роботов говорит сама за себя: за робототехникой – будущее.