2. Проблемы современной робототехники

Робототехнику будущего можно представить себе как гармоничное сочетание программных, очувствленных и интеллектуальных роботов, обеспечивающих все более полное удовлетворение потребностей общества. Однако прогнозировать развитие роботов и искусственного интеллекта на длительный период с достаточной точностью пока не представляется возможным. В данном случае мы ограничимся прогнозом на период, который реально обозрим, т. е. в его пределах могут быть практически реализованы те достижения науки и техники, принципиальная осуществимость и экономическая целесообразность которых уже сегодня не вызывает сомнений.

Проблемы мобильной робототехники: Мобильные роботы широко распространены во многих областях человеческой деятельности, таких как промышленное производство, сельское хозяйство, атомная энергетика, коммунальная сфера, космические и подводные исследования. Их основная задача—оградить человека от прямого контакта с вредными и агрессивными средами и технологическим оборудованием, которые могут оказывать на работающих негативное воздействие [9]. Такие роботы работают в полуавтономном режиме, когда информация, поступающая от датчиков обратной связи, обрабатывается системой управления и служит основой для выполнения операций исполнительного уровня, а человек–оператор на основе всего спектра получаемой информации руководит работой робота на более высоких тактическом и стратегическом уровнях управления. В этой ситуации огромное значение имеет человеко-машинный интерфейс: важна как достоверность и своевременность получаемой информации, так и удобство работы с ней. Однако даже самое строгое соответствие оборудования современным нормам не может гарантировать безошибочной работы человека-оператора [11] в силу ряда причин:

· недостаток опыта человека-оператора;

· низкая скорость принятия решений человеком-оператором;

· необходимость преобразования сенсорной информации в форму, воспринимаемую человеком-оператором.

В [10] предлагается ряд мер по снижению вероятности поломок робота и некорректных воздействий на окружающую среду, обусловленных вышеперечисленными причинами. Среди них можно выделить:

· разработка систем блокировки и аварийной остановки, срабатывающих в случае ошибки;

· использование дополнительных датчиков;

· тренировка человека-оператора;

· улучшение взаимодействия между роботом и человеком-оператором;

· разработка алгоритмов упрощенного принятия решений.

Однако развитие современных средств автоматизации позволяет частично заменить человека на верхних уровнях управления.

Проблемы наноробототехники: Целью создания нанороботов является создание устройства, способного к манипулированию отдельными атомами. Таким образом, можно будет создавать структуры любой сложности с требуемыми свойствами. Нужно только писать соответствующие программы. Кроме того, запрограммировав одного наноробота на копирование самого себя, мы получим практически бесплатное производство. Эти роботы смогут складывать из атомов и уникальные изделия, и предметы повседневного пользования, и чинить поломки человеческого организма.

Однако, чтобы достичь всего этого, нужно ответить на множество вопросов. До сих пор неизвестен чертеж наноробота с детальной расстановкой всех его атомов. Неизвестно как сделать этот чертеж, чтобы атомы при сборке попросту не разлетелись. Общая схема ясна - робот должен иметь двигатель, располагать манипуляторами для перестановки атомов и иметь некоторый контейнер для переноски груза. Отдельные части этих конструкций уже созданы. Но как собрать их все вместе, да и создать недостающие элементы, пока непонятно - строгие методы проектирования не дают ответа, а экспериментальные требуют значительных финансовых затрат. Создание нанороботов позволит автоматизировать молекулярное производство, предоставив человеку управление нанопроцессами в привычном для него размерном мире. Используя новейшие методы молекулярной химии или генных технологий, сейчас синтезируют структуры величиной в нанометры, однако вплоть до настоящего времени не представляется возможным производить их в массовом количестве, то есть создавать в пробирке большое число одинаковых наноразмерных объектов, обладающих одинаковой, точно заданной функциональностью. Не менее важным являются вопросы обеспечения наноробота энергией для движения и вопросы организации внешнего или автономного бортового управления.

Проблемы бионанотехнологий в наноробототехнике: Для общей стратегии развития представляет большой интерес тщательное изучение биологических принципов, систем и механизмов развития, особенно самоорганизации и «саморемонта» нанороботов. Эффективное функционирование отдельных биологических структур является очень важным и интересным, не говоря уже о том, что принципы их функционирования могут стать основой для создания нанороботов. Но возможность реального использования элементов биологических структур (или хотя бы их аналогов) в науке и технике требует решения принципиальных проблем. К числу этих проблем относятся: нахождение конечных границ возможностей технической миниатюризации; разработка методов, необходимых для производства в достаточном количестве одинаковых наноразмерных «деталей»; создание методов соединения этих «деталей» с внешними, макроскопическими устройствами; практическое использование таких структур.

И в заключение еще один аспект проблемы современных роботов, мимо которого мы сегодня не вправе пройти: их социально-экономическое значение, влияние на жизнь общества. Роботы заменяют человека на физически тяжелых и вредных для здоровья работах, освобождая одновременно людей, занимавшихся ранее такой деятельностью. Это первое. Второе — в возможностях расширения границ сферы труда за пределы доступных для человека сред. [3]. Но главное все-таки не в количестве освобожденного персонала, а в преимуществах, которые предоставляют роботы: привлечение людей к интеллектуальной деятельности, увеличение доли творческого развития в производстве. В конце концов, это не может не привести к повышению общей культуры производства.

Какими же будут роботы будущего? Каковы основные тенденции развития робототехники?

Всякое «будущее» формируется из «настоящего» — это известно каждому. А для современной робототехники характерно чрезвычайно быстрое развитие. Достаточно сказать, что за короткий срок (примерно 15 лет) роботы прошли путь от научно-технической идеи до серийно выпускаемых образцов, общее число которых сегодня исчисляется тысячами. Растущие потребности практики ставят перед учеными в области робототехники две основные задачи — дальнейшее повышение производительности роботов и упрощение их эксплуатации. Решение этих задач связано главным образом со значительным увеличением степени очувствленности и интеллектуальности роботов. Естественно ожидать, что именно в этом направлении будет развиваться робототехника.