Времена, когда компьютеры были очень дорогими и бесполезными, еще живы в нашей памяти. Но мы также прекрасно помним Стива Джобса, благодаря которому компьютер появился в каждом доме. Роботехник Татьяна Волкова уверена, что сегодня мы живем в преддверии появления «джобса» роботехники, который сделает настоящих роботов, полезных для каждого
Расскажите, пожалуйста, насколько прикладная роботехника – это сегодня уже состоявшаяся реальность?
Чтобы об этом говорить, нужно вначале прояснить, что же такое робот.
Определений много, но мне нравится то простое, которое есть в английской Википедии:
«Робот — это интеллектуальный агент (механический или виртуальный), который способен самостоятельно действовать в окружающем мире».
Что при этом понимается под «агентом»?
Некая сущность, которая может автономно принимать решения, основываясь на информации из окружающего мира, выполнять какие-то нестандартные действия.
По этому критерию, например, промышленные роботы – автоматы, которые собирают машины, упаковывают что-то; роботы, которые были в Советском Союзе — это и не роботы, в общем-то. Они, скорее, относятся к сфере промышленной автоматики.
Поединок мастера по владению мечом и промышленного робота компании Yaskawa
Если же говорить про тех роботов, о которых мы все мечтаем и видим, например, в клипах Boston Dynamics – они бегают как животные или выполняют разные задачи на складе, двигают коробки — то для таких роботов на самом деле пока не найдена ниша применения. Они всё ещё слишком дороги в производстве и Boston Dynamics, например, так и не состоялись рыночно.
Boston Dynamics – это известные ролики про разных механических лошадей?
Да, они очень узнаваемые.
Экспериментальный робот WildCat от компании Boston Dynamics
Пример этой фирмы показателен. Я изучала их историю и считаю, что это лучшая компания в сфере роботехники на данный момент в мире. Их история началась с того, что был некий профессор, который занимался чистой наукой, у него была лаборатория ноги — Leg Lab. Они изучали передвижение автоматических устройств и пытались смоделировать ноги, повторяющие походку реальных существ. Этими исследованиями они занимались около 20 лет.
Получается, то, что мы видим сейчас на Ютубе, все эти замечательные ролики — результат фундаментальной работы, которая ведётся в США очень давно. Сначала она развивалась как академическое исследование, потом в какой-то момент им дала грант DARPA – американское военное ведомство. DARPA рассчитывала, что эти роботы будут применяться в армии, но потом сама же сочла их бесполезными и отказалась от услуг этой фирмы. То же самое произошло, когда их купил Google. Это уникальный случай: компания изобретает что-то очень интересное, зрелищное, но при этом лишённое рыночного применения. Сейчас эти роботы очень дорогие, очень продвинутые, но никто не хочет их покупать.
Что же может изменить такое положение дел?
На мой взгляд, мир роботехники ждёт своего Стива Джобса. Человека, который придумает, зачем, собственно, роботы нужны обывателям. Как это было с персональными компьютерами.
В 60-70 годы компьютеры стоили очень дорого, и было совсем непонятно, зачем они нужны простым людям. Но Стив Джобс придумал, как можно сделать персональный компьютер. И это изменило мир. Точно так же с роботами.
Может быть, такой перелом случится, когда комплектующие перестанут быть настолько дорогими. Для примера, несложный человекоподобный робот, которого можно видеть у нас в университете, стоит где-то 600 тысяч рублей. Понятно, что это нереальные деньги для среднего пользователя или инженера.
Эксперименты с человекоподобными роботами
Всё может измениться, если Китай выбросит на рынок дешёвых и функциональных роботов, которые будут полезны людям в их обычной жизни. Но пока этого не случилось.
Секундочку, когда Стив Джобс придумал персональный компьютер, как вы говорите, люди в основной своей массе вообще не слышали ни о каких компьютерах. Но с роботами – прямо обратная ситуация!
Как мне кажется, рынок сегодня разогрет донельзя. Про механических слуг, которые работают на человека, мы слышали ещё до эпохи компьютеров. Сегодня мы видим, что есть уже какие-то механические мулы, проходят соревнования боевых роботов, на конференциях демонстрируют образцы разных ходячих моделей, но в реальную жизнь ничего из этого не приходит. Почему?
Конечно, механический слуга — образ, глубоко укоренённый в нашей культуре. Понятно, что никому не нужно специально его объяснять: все в детстве читали книги, смотрели мультики… Но дело в том, что прагматичные люди попутно подсчитывают, какую добавочную стоимость они получат при использовании робота. Сейчас реалии таковы, что проще нанять лишнего сотрудника, чем покупать робота.
Да, мы видим роботов на разных выставках и конференциях. Но тут кроется ещё одна проблема: проблема искусственного нагнетания внимания СМИ к этой теме. Так происходит почти с любой технологией: тот же самый интернет вещей — тоже невероятно подогретая тема, и на Западе, и в России. Когда мы видим прекрасные цифры, оценивающие какую-нибудь индустрию в миллиарды долларов, нужно не забывать, что это исключительно прогнозы. Они имеют достаточно слабое отношение к реальности.
В действительности не так много сфер, где можно внедрить робота, чтобы получить прибыль. Робот будет окупаться, минимум, несколько лет. В России предприниматель не станет делать такие долгосрочные инвестиции, потому что в России мыслят другими категориями: 2-3 года — предельный горизонт планирования для большинства компаний.
К тому же СМИ и даже сами исследователи часто злоупотребляют рекламой и маркетингом, убеждая всех, что кто-то создал робота. Как правило, эти «роботы» полностью управляются человеком. Например, «соревнования боевых роботов»: это же не роботы никакие, а управляемые дистанционно автоматы.
"Битва роботов" Blacksmith и Minotaur
То же самое касается разных промо-ботов или роботов телеприсутствия. Например, в Сколково есть достаточно распиаренный стартап – «Промо-бот». Они делают робота, который в теории может встречать гостей, раздавать им листовки: всё, что должен делать промоутер. Но по факту у него весьма ограниченный набор действий. В итоге — это такой запрограммированный манекен, который роботом не является и не может полностью заменить собой промоутера.
Тогда задам уточняющий вопрос: недавно на День космонавтики у нас был анонсирован робот FEDOR, который якобы полетит в космос в двадцатых годах. Говорилось, что у него будет три режима работы: что-то он сможет выполнять полностью автономно, какие-то вещи — в комбинированном режиме, когда им управляет человек, но в какой-то момент включает запрограммированные алгоритмы, и в каком-то режиме он должен зеркально копировать человека. Это робот или не робот?
Проект российского робота-космонавта - FEDOR в скором времени может отправиться на орбиту
На самом деле, это немножко копия, потому что на Западе уже был робот, которого отправляли в космос. Он был двурукий, а ног у него не было: зачем в космосе ноги? Я читала эти материалы лет 5 назад. Я не очень понимаю, зачем в космосе робот, если честно…
Человек может работать в открытом космосе какой-нибудь час, а робот — три часа, например.
Но проблема в том, что механика у роботов сейчас даже близко не соответствует механике человека. Сделать какую-нибудь тонкую работу на той же космической станции, даже закрутить винт отверткой — роботу практически нереально. Мне кажется, что пока робот в космосе практически бесполезен. Что же касается разных режимов работы, то конечно, если он повторяет действия за человеком — то он как бы уже не робот, а такой продвинутый инструмент, который действует как аватар. Это называется «робот телеприсутствия», по алгоритму это устройство не отличается от машины на радиоуправлении. Роботами такие устройства не считают. А в автономном режиме я сомневаюсь, что он может сделать что-то полезное.
Проект робота-космонавта, разработанного NASA
Я могу привести пример ограничений современной робототехники. Роботам очень сложно работать с мягкими материалами, например, с тканью, с едой.
Получается то, что в известном мультсериале «Футураме» робот Бендер очень хотел заниматься кулинарией, но у него не получалось – близко к истине? Эта тема рефреном проходит через весь фильм.
Я очень люблю этот мультик. И да, научить робота готовить – практически невозможно сегодня. Там всё неквадратной формы и роботу с этим работать ну очень сложно. Есть целое направление, называется, «мягкая робототехника», soft robotics — когда разработчики пытаются моделировать мягкие ткани, допустим, осьминога. Это очень сложно.
Робот Бендер из "Футурамы" показал, какие сложности испытывают реальные роботы при работе с мягкими материалами
Чтобы робот работал с мягкими веществами, ему нужно взять это мягкое вещество, покрутить в руках, понять, как оно сгибается. Например, американский робот PR-2, очень популярный лет 5 назад исследовательский робот. Его создатели научили его аккуратненько сворачивать полотенце. При этом на каждое полотенце у него уходило около 20 минут.
Когда был изобретен первый компьютер, пусть даже в военных целях — в те времена по размерам он занимал комнату или самолет и работал достаточно медленно. Сейчас его производительность укладывается в смартфон, лежащий в кармане. Но принцип работы наших компьютеров, их архитектура ничем не отличается от общей структуры тех ранних компьютеров. Мне интересно, архитектура робота уже выстроилась и дальше мы можем просто ждать, когда появится новые материалы, из которых его проще было бы изготовить?
Примерно так, да. Есть три базовых компонента, логично проистекающих из того, как устроен робот и что он должен делать. Во-первых, механика. Во-вторых, основы сенсорики, то есть обработки изображений, машинное зрение. В-третьих, это методы искусственного интеллекта в робототехнике, которые специфичны именно для роботов. Например, методы локализации и составления карты.
Сегодня пока, помимо дешёвой и качественном механики, нам не хватает некоторых алгоритмов решения типовых задач. Например, квадрокоптеры. Пока нет хороших методов распознавания видео: квадрокоптер не может за вами летать и распознавать в реальном времени, что происходит рядом с ним. Но я надеюсь, что эту задачу скоро решат.
Перечень таких критичных задач уже известен. Плюс оптимизация стоимости: когда начнут выпускать хорошие, дешевые и надежные сервомоторы, возможен качественный прорыв всего рынка.
Но по своей сути это очень похоже на историю с первыми компьютерами, да.
То есть нынешних роботов можно считать готовыми праотцами для будущих поколений андроидов?
Да, безусловно.
Андрей Кармацкий, один из создателей ЯндексКарт и активист развития картографии в России, в интервью нам рассказал, что будущее картографии как раз в том, чтобы автомобили или другие устройства сами создавали 3D-модели местности, на которой находятся, анализировали эту входящую информацию и принимали решения.
В этом направлении за последние 10 лет есть большие подвижки. Например, сейчас развиваются методы вероятностной робототехники и методы глубокого обучения – их активно поддерживает Google. Я вижу, как прямо сейчас на наших глазах происходит улучшение этих математических алгоритмов. Все эти темы возникли не случайно, они активно разрабатывались последние 20-30 лет, но именно сейчас стали приобретать практическое воплощение.
Швейцарский дрон eBee строит трехмерную карту местности и ориентируется по ней
Скажем так: в плане зрения, навигации роботов на местности сейчас есть очень заметное и быстрое продвижение. Оно укладывается в пятилетний срок. Поэтому у меня оптимистический прогноз по поводу реализации этой темы.
Давайте поговорим про образование. Нужно ли сейчас изучать робототехнику в ВУЗах? Если да, то в каких объемах, как и зачем?
Я думаю, что человек прежде всего должен быть хорошим специалистом в какой-то одной узкой области. Робототехника — это набор дисциплин, достаточно плотно связанных друг с другом: программирование, инженерия, механика, электроника, искусственный интеллект как часть программирования. Роботов не может делать один человек: это всегда команда, в которой есть четкое распределение обязанностей. Поэтому студентам сейчас полезнее становиться грамотными инженерами, грамотными программистами, грамотными математиками, при этом формируя поверхностное мнение о других, соседних сферах научного знания.
Если обратиться к зарубежному опыту обучения: насколько там это активно развивается сегодня? Используют ли там тему роботов для дополнительного образования?
Да, и я скажу, в чём отличие от подхода в России. Это очень интересный вопрос. У нас в стране, когда обучают робототехнике в дополнительном образовании, в кружках, робот — это самоцель. Нужно собрать робота, который что-то делает конкретное, выигрывает соревнование, за это дают грамоту. Такой подход.
На Западе подход к роботу более утилитарный. Например, в STEM-подходе роботы используются просто для того, чтобы изучить, например, законы физики. Они берут робота и изучают, как он ускоряется и тормозит. Или изучают, как устроен звук: конструируют сами какой-то простейший музыкальный электронный инструмент. То есть на Западе роботы — это скорее средство, инструмент для изучения какой-то фундаментальной науки, будь то математика, физика, что угодно.
Мне, честно говоря, не нравятся соревнования роботов, которые массово проводятся в России среди школьников сегодня — Робофест, например, и много других. В Иннополисе проходит Олимпиада роботов, я была на ней этим летом. И что мне всегда не нравится: это соревнования, жестко заточенные на результат. Гонки, где есть выигравшие и проигравшие, дети плачут. Мне кажется, робототехника не должна превращаться в гонки и спорт высоких достижений.
Вы говорите, за последние 5 лет случился заметный прорыв. Если анализировать эволюцию робототехники, уже оформились этапы развития этой отрасли, по которым можно было бы делать дальнейший прогноз? Что-то в стиле «мы пережили 4 революции, на подходе пятая». Или ещё нет устойчивой периодизации?
Думаю, ещё нет. Я для себя, конечно, выделяю какие-то этапы за последние годы.
Совершенно точно, один из таких этапов — создание робототехнической операционной системы ROS, которая появилась примерно в конце нулевых, начале десятых. Совсем недавно, в общем-то. Это первая попытка создать открытую операционную систему для роботов: что-то наподобие Линукса, но для роботов. Она интересно продумана с концептуальной точки зрения, но проблема, конечно же, в том, что это open source, и пока оно дойдет до более-менее юзабельного состояния, пройдет очень много времени, как со всеми open source-проектами. Для меня это существенный момент.
Второй заметный этап — это подход вероятностной робототехники и появление алгоритма SLAM: одновременно локализация и составления карт. Конечно, это не революции, а микрореволюции, какие-то вещи, на которые все обращают внимание, которые становятся более доступными, чем раньше.
Оценили 5 человек
5 кармы