Роботы: толкование термина, эволюция и классификация
Машина, которая обладает определенной степенью автономности
Отметим, что признак "наличие автономности у роботов" как терминоопределяющий является одним из самых проблемных. Автономный робот - это робот, который действует без вмешательства человека. Согласно стандарту ISO27Международная организация по стандартизации, робот всегда обладает определенной степенью автономности для выполнения своих задач. Сама формулировка "определенная или некоторая степень автономности" уже показывает расплывчатость требования. Степень контроля со стороны человека может быть различной. Роботы, которые могут самостоятельно обнаруживать и исправлять ошибки, анализировать информацию и принимать решения на основе полученных данных, чтобы адаптироваться к изменяющимся условиям, уже обладают определенной степенью автономности.
Человек может оказывать постоянное управляющее воздействие, периодическое воздействие и не оказывать воздействия на робота в течение всей миссии.
С одной стороны, для того, чтобы называться роботом, машина должна выполнять определенную часть работы автономно. С другой стороны, степень этой автономности может быть самой различной. Возьмем, к примеру, беспилотные автомобили. Как известно, выделяется пять степеней развития "беспилотности". Автомобиль проходит ряд стадий - от неавтономного к полуавтономному и затем наращивает автономность, когда человек все меньше вмешивается в процесс вождения, вплоть до той стадии, когда машина в любых условиях не требует ручного управления. На какой стадии автомобиль становится роботом? И является ли отсутствие водителя определяющим фактором? Разные авторы дают разные ответы.
Постулируется, что роботы - это машины, обладающие определенной степенью автономности, но целый ряд дистанционно управляемых в реальном времени машин продолжают называть роботами даже в профессиональной литературе.
Например, используют термин "телеуправляемый робот", и в качестве таких телеуправляемых роботов упоминается управляемый с Земли луноход, или управляемые хирургические роботы, или, например, роботы, применяемые удаленно в условиях высокой радиации на АЭС, или роботы для обезвреживания мин, дистанционно управляемые сапером, находящимся в безопасном месте.
Если мы считаем активные экзоскелеты и умные протезы роботами, то мы признаем, что данные роботы находятся под постоянным контролем со стороны человека. На современном этапе развития роботов трудно представить хирургического робота, который выполняет операцию без человеческого надзора28Здесь не идет речь про мелкие манипуляции, которые могут выполняться полностью автономно - например, роботом для забора крови .
В медицине, в ответственных операциях в космосе, глубоко под водой, а также в оборонных проектах, сопряженных с опасностью для жизни человека, автономность роботов должна быть под контролем и в известной мере ограничена29Ситуация меняется. Большинство современных автономных необитаемых подводных аппаратов в значительной степени автономны. Военные подводные аппараты могут быть оснащены системами вооружений, которые они могут пускать в ход самостоятельно. (Прим. ред.).. Недопустима ситуация, в которой робот во время операции может начать заряжать свои батареи вместо поддержки больного.
Можно также отметить и философскую неоднозначность трактовки термина "автономность". До какой степени реализуема автономность робота? С одной стороны, если робот запрограммирован человеком на выполнение определенного набора действий, то он не может считаться полностью автономным.
С другой стороны, умение роботов обучаться в процессе эксплуатации и находить решения, выходящие за рамки интуиции человека, говорит о возможности принимать их роботом автономно. Само опасение человека, связанное с выходом все более интеллектуальных роботов за рамки контроля, свидетельствует, что человек допускает определенную степень самостоятельности принятия решений машиной и не всегда может предсказать это решение.
Вопрос о полноте автономности и свободе в принятии решений человеком тоже носит неоднозначный характер и вызывает философские, а также нейробиологические дискуссии. Из современной биологии известно, что рефлекторная физическая реакция человека на опасность выполняется до того момента, как происходит осознание этой реакции. Тогда в какой степени поведение человека определяется его свободной волей и в какой мере диктуется его физиологией, инстинктами, характером, моралью и нормами общества?
Мы еще вернемся к вопросу об автономности робота и рассмотрим, как его решают применительно к отдельным категориям роботов.
Машина, которая обладает физической связностью
Выше мы рассмотрели определение "Робот - это машина, которая воспринимает окружающую среду с помощью датчиков ("чувствует" окружающий мир), обрабатывает информацию, в том числе с помощью ИИ ("думает") и воздействует на внешнюю среду ("действует")". Заметим, что, например, "умный дом", который не называют роботом, имеет почти все признаки, перечисленные в этом определении. В умном доме есть датчики, которые отслеживают состояние окружающей среды, умный дом можно запрограммировать на энергосберегающий режим, умный дом осуществляет действия по обеспечению данного режима, используя исполнительные органы в виде механизмов, которые, например, открывают и закрывают окна.
Очевидно, что умный дом - это не робот. У него нет "тела", наличие которого мы ожидаем увидеть в роботе.
Для обозначения описанных систем, подобных умному дому, используют термин AIA (Artificial Intelligence Assemblage "сборки искусственного интеллекта") - это система, состоящая из отдельных агентов, работающих вместе над задачами, в которых требуется использование методов искусственного интеллекта.
Системы, имеющие физическую связность внутри одного устройства (тела), называются роботами. И, наоборот, распределенные системы, где отдельные исполнительные механизмы и системы управления являются распределенными, общаются по сети как в умном доме, роботами не называются.
К типу AIA может быть условно отнесена технология автономных самоуправляемых автомобилей, которую ряд авторов причисляет к робототехнике. Также к AIA может быть отнесен "умный цех", где есть управляющая система с использованием ИИ, есть сенсоры, отслеживающие перемещение деталей по цеху, и есть исполнительные механизмы, транспортирующие и обрабатывающие детали.
Но, поскольку данные формы автоматизации не обеспечивают физической связности отдельных элементов, мы не рассматриваем умный дом или умный цех в качестве робота, а характеризуем его как набор устройств, которые могут быть подключены в единую сеть. Заметим, что наличие тела, обеспечивающего физическую связность всех внутренних подсистем организма и отделяющего его внешней оболочкой от окружающей среды, - это также признаки живого организма.
Мы перестаем воспринимать систему как робота, когда она перестает напоминать живые организмы, которые характеризуются физической связностью, имеют четкие границы собственного тела, проявляют подвижность частей этого тела, обладают мобильностью, автономностью и средствами механического воздействия на окружающий мир. Чем меньше элементов из данного перечня мы находим в том или ином умном устройстве, тем меньше оснований отнести его к семейству роботов.
Развитие машин приводит к возникновению все более сложных систем и к образованию на определенном этапе так называемой "системы систем". Например, автомобиль в своей эволюции из механического продукта становится мехатронным30Мехатроника основана на синергетическом объединении узлов механики с электронными, электротехническими и компьютерными компонентами, обеспечивающими проектирование и производство машин с интеллектуальным управлением их функциональными движениями, потом умным, подключенным к интернету продуктом, потом автомобиль становится беспилотной системой и одновременно частью целого ряда систем, включая систему GPS31Глобальная система позиционирования - одна из глобальных навигационных спутниковых систем (принадлежит правительству США), предоставляет геолокационную и временную информацию GPS-приемнику в любой точке Земли или вблизи нее, где имеется беспрепятственная прямая видимость четырех или более спутников GPS. навигации, систему управления движением и т. п. Но возможность выделить автомобиль и говорить о нем как о роботе по-прежнему позволяет именно наличие физических границ его "тела" (рис. 1.10).
Робот обладает физической связностью, в то время как умный дом является распределенной системой управления. Умный дом не является роботом, но в умном доме могут присутствовать роботы-помощники, способные взаимодействовать с оборудованием и выполнять определенные задачи32Очень часто можно встретить упоминание робототехники в умном доме, относящееся к конкретным элементам его дизайна. (Прим. ред.)..
Селмер Брингсйорд, заведующий кафедрой когнитивных наук в Политехническом институте Ренсселаера, дает такое определение: "Роботом является ИИ-агент, который имеет физические датчики и рабочие исполнительные органы, и при этом все физические части которого связаны физически. Большинство AIA не являются роботами, поскольку не удовлетворяют условию физического соединения отдельных частей робота".