Роботы: толкование термина, эволюция и классификация
Заметим, что целый ряд современной умной бытовой техники, которая на рисунке не отнесена в разряд "роботы", может подпадать под рассмотренное выше определение. Например, стиральная машина может быть умным устройством, иметь сенсоры, процессор и интеллектуальное программное обеспечение, которое позволяет в автоматическом режиме анализировать исходные данные на каждом этапе стирки и вносить необходимые изменения в ход выполнения программы.
Несмотря на отмеченный в табл. 1.1 разброс в мнениях, почти 80% респондентов не относят стиральные машины к роботам15Стиральная машина может быть отнесена к роботам, если есть сенсоры и изменения в стирке. С технической точки зрения - мы можем отнести ее к роботам. Однако с точки зрения производства мы скорее всего не будем относить ее к рынку роботов, потому что 90% умной стиральной машины и 80-90% умного автомобиля будут производиться из запчастей обычной стиральной машины и обычного автомобиля с теми же рыночными поставщиками. Вероятно, существуют дополнительные признаки, отделяющие это понятие от других машин.
В литературе часто цитируется высказывание одного из пионеров в области промышленной робототехники Джозефа Энгельбергера, который однажды заметил: "Я не знаю, как дать определение понятию "роботы", но обычно узнаю их, когда вижу!"
По всей вероятности, данное "узнавание" в большинстве случаев связано с биоморфностью наблюдаемых роботов 16Заметим, что данный признак не является абсолютным, например сервисные колесные роботы не обладают признаками биоморфности .
Биоморфность как один из признаков роботов
Лишь в двух приведенных в табл. 1.2 определениях из одиннадцати косвенно упоминается антропоморфность или зооморфность роботов. При этом, как мы уже отметили, когда речь заходит о том, что такое робот, первая ассоциация у большинства людей - это гуманоидный робот. Наблюдая шагающих роботов, мы сравниваем их движения с движениями животных и человека. В ползающих роботах находим сходство с пресмыкающимися. Известны самые разные виды роботов, использующие механизмы передвижения многочисленных животных и насекомых.
Действительно, станок с ЧПУ не называют роботом, но промышленный манипулятор (механическая рука, способная к выполнению сложной серии действий) обычно именуется как робот.
Узнавание в искусственных машинах черт известных нам биологических существ с их многочисленными приспособлениями для автономного освоения среды, в которой они функционируют, - это именно то, что в первую очередь заставляет нас предположить, что данная машина - робот.
Здесь можно отметить не только внешние признаки биологических существ. Например, умение автономно перемещаться и определять свое место в пространстве является дополнительным аргументом для того, чтобы отнести ту или иную машину к классу роботов.
По-видимому, именно этот признак позволяет причислить домашние роботы-пылесосы к роботам, в то время как стиральные машины мы относим к устройствам бытовой электроники, но не к роботам.
Упомянутый признак - "выполнение сложной серии действий и оказание воздействия на окружающую среду при определенной автономности" - также присущ живым организмам.
Станки с ЧПУ и машины зачастую не относят к роботам из-за их узкой области применения и неспособности адаптироваться к новым задачам. ЧПУ, как правило, не имеют обратной связи и, соответственно, изменения действий при изменении свойств детали. Беспилотный пассажирский автомобиль в одних источниках называют роботом, в других - нет, ссылаясь на тот факт, что у такого автомобиля нет средств механического воздействия на внешнюю среду, если не рассматривать под воздействием на среду перемещение из одной точки в другую самого транспортного средства17Это не мешает в то же время относить колесных роботов-доставщиков со схожими алгоритмами управления к роботам. (Прим. ред.).. С другой стороны, мобильные платформы с роботизированной рукой однозначно именуются роботами.
Ряд авторов рассматривали биоморфность как терминообразующий признак и основу для классификации роботов. Например, авторы статьи, упомянутой на рис 1.7, предлагают рассматривать три множества роботов с точки зрения их внешнего вида: антропоморфные, зооморфные и функциональные.
Источник: [ "Источники использованной литературы" ]
Отмечая методологическую пользу представленной классификации, следует сделать некоторые критические замечания. Термин "функциональные роботы" на рисунке обозначает группу роботов, не обладающих явными признаками биоморфности.
Данный термин следует признать не совсем удачным, поскольку более широкую функциональность роботы в основном приобретают не в случае отсутствия биоморфности, а скорее наоборот, на базе использования биовдохновленных механизмов18Биовдохновленные роботы используют биологические принципы устройства живых существ, которые, будучи переведенными в инженерные правила проектирования, приводят к появлению машин, действующих подобно природной системе, т. е. обладая конечностями, реализующими хождение, ползанье, плаванье, манипулирование предметами и т. п.
Показанную на рисунке группу, в которой биоморфность не просматривается, следовало бы назвать роботами, проявляющими узкую функциональность в искусственной среде.
Действительно, беспилотный пассажирский автомобиль имеет относительно узкую область применения - транспортировка людей по ровной (в основном по размеченной) дороге - и не имеет рабочих инструментов для активного воздействия на внешнюю среду. Аналогично робот-пылесос выполняет лишь одну функцию и может передвигаться только по ровному полу.
Чем более непредсказуемой является среда, в которой необходимо функционировать роботу, чем более универсальной должна быть эта машина, тем в большей степени в ней проявляются элементы биоморфности. Если проектируемая машина должна передвигаться только по ровным дорогам, логично снабдить ее колесами. Если же роботу нужно передвигаться в заранее неизвестной среде, по разным поверхностям (идти по дороге, карабкаться по склону, ползти по грязи, передавать грузы), появляется необходимость в руках и ногах. И здесь проектирующий роботов человек, как правило, идет по пути копирования приспособлений живых существ, проверенных веками эволюции.
При этом стоит заметить, что универсальность биовдохновленных роботов на текущем этапе развития технологий часто достигается за счет снижения эффективности в решении отдельных узких задач. Так, шагающий робот на ровной дороге проиграет в скорости платформе с колесами, а сложный захват с десятью пальцами будет брать стандартную коробку едва ли более эффективно, чем захват с двумя пальцами. В зависимости от требуемой широты функциональности или, наоборот, степени оптимизации отдельных задач и применяются универсальные или "узкофункциональные" роботы.
Наличие в роботах биоморфности можно объяснить несколькими факторами. Во-первых, для того чтобы создать универсальную машину, которой было бы "удобно" действовать в мире людей, ей необходимо придать сходные с человеком средства взаимодействия со средой (конечности), форму и размеры тела для использования этого мира.
Во-вторых, это продиктовано необходимостью придания роботам средств, обеспечивающих естественное общение с человеком (голос, мимика, жесты). И в-третьих, это - желание придать роботу форму, которая не вызывает отторжения у человека. Робот-игрушка в форме плюшевого зверя или собаки типа Айбо более приятна глазу и ребенка, и взрослого, чем неинтерпретируемый непонятный объект.
Продолжая разговор о таксономии в области робототехники, следует отметить, что существуют также исторические, психологические и производственные аспекты формирования терминологии. Мы, например, уже настолько привыкли к названию "автомобиль", что переименовать его в робота, после того как он становится автономным, не поворачивается язык. Можно отметить и экономический аспект. Если для производства беспилотного и пилотируемого автомобиля в существенной мере используются одни и те же компоненты, то с экономической точки зрения эти машины делят схожие сегменты рынка.