Развитие робототехники

Что особенно важно, Форд планирует оснастить подобными чипами свои автомобили без дополнительного увеличения их стоимости.

Да, современные автомобили становятся компьютерами в той же мере, что и вычислительные машины. Датчики вскоре смогут отслеживать характеристики автомобиля и извещать водителя (или ремонтную мастерскую) о необходимости обслуживания. Интеллектуальные двигатели смогут переключаться между различными источниками топлива в зависимости от условий движения. А программное обеспечение с возможностью самовосстановления сможет находить и устранять сбои до того, как они произойдут, позволяя таким образом избежать совершенно нового вида автомобильных "аварий". Могут возникнуть совершенно новые отрасли промышленности для обслуживания и защиты интеллектуальных автомобилей нового поколения.

А видели ли вы когда-нибудь опцию "парковка без участия водителя"?

Или "настройка параметров двигателя на залитый тип топлива"?

Или "автоматическое предотвращение наезда на пешехода"?

О таких функциях можно не только помечтать, но и воплотить их в реальных моделях автомобилей, или для начала, хотя бы в "концепт карах".

Например, Daihatsu (Daihatsu Motor Co., Ltd.) -- японская автомобилестроительная компания, выпускающая компактные минивэны, компактные легковые автомобили, компактные внедорожники и среднеразмерный коммерческий автотранспорт.

11. Технологии интеллектуального автомобиля от Daihatsu

Огромное внимание в современном автомобилестроении уделено вопросу обеспечения максимальной безопасности при вождении автотранспорта. Компания Daihatsu приняла на себя обязательства разрабатывать и постоянно совершенствовать технологии, которые делают их автомобили такими же безопасными, как и комфортабельными. Разработанные Daihatsu автомобильные интеллектуальные системы гарантируют комфортное и безопасное вождение этими небольшими автомобилями.

Разработанные технологии и системы безопасности

1)лазерный радар

Система обеспечивает постоянный контроль за впереди идущим транспортом и помогает водителю удерживать автомобиль на безопасной от него дистанции. Действует система в диапазонах скоростей от 45 до 100 км/ч. При снижении скорости впереди идущего автомобиля система круиз-контроля включает плавное автоматическое торможение автомобиля. В случае, если этого не достаточно для соблюдения безопасной дистанции, система предупреждает водителя о возможном риске столкновения.

2) Blind Corner Monitor (наблюдение за "мертвыми зонами" спереди)

Система использует камеру, установленную спереди автомобиля, для наблюдения за "мертвыми зонами" с целью быстрого обнаружения автомобилей, приближающихся слева и справа.

3) Система безопасности “Pre-Crash” (предавария)

По статистике наиболее частым ДТП является удар в заднюю часть кузова движущегося спереди автомобиля. Вызвано это невнимательностью водителей или засыпанием на дороге. Система безопасности Pre-Crash эффективно защищает от этого типа аварии.

При сокращении безопасной дистанции между автомобилями, система предупреждает водителя о возможном риске столкновения.

Если водитель среагировал и начал торможение, системой обеспечивается дополнительное торможение в помощь водителю

Если по некоторой причине водитель не в состоянии нажать педаль тормоза, система начинает торможение автоматически, дополнительно происходит натягивание ремней безопасности автомобиля для уменьшения травматизма водителя и пассажиров

4) Система предупреждения о выходе за пределы полосы движения (LDW)

Эта система регистрирует результат перемещений автомобиля на дороге и выдаёт предупреждающий сигнал водителю, когда автомобиль начинает отклоняться от соответствующей полосы движения. Это помогает водителю вовремя среагировать и подкорректировать направление движения автомобиля.

Дополнительно к системе предупреждения о выходе за пределы полосы движения Daihatsu разработала технологию по фиксированию полосы, исходя из анализа рулевых манипуляций.

Разрабатываемые технологии и системы безопасности

Система взаимодействия автомобиля с транспортной инфраструктурой.

По инициативам соответствующих министерств и правительственных организаций в ряде развитых стран уже не менее десяти лет разрабатывается национальная ITS -- Intelligent transportation system. Это интегрированная система, призванная объединить человека, транспортное средство и дорогу посредством передовой информационной технологии (IT).

Ситуация на дороге (угроза ДТП и факт ДТП), состояние дорожного полотна (поверхность, влажность) отслеживаются с помощью наземных лазерных и видеосистем. Вся информация обрабатывается и, в случае необходимости, автомобиль будет вовремя проинформирован об опасностях на дороге.

Главной целью встроенной в автомобиль системы взаимодействия с транспортной инфраструктурой является предотвращение ДТП. Пока система в разработке, но практическое её применение ожидается в скором будущем.

Системы обмена информацией между автомобилями.

Система должна позволить автомобилям обмениваться информацией между собой. Бортовые компьютеры автомобилей, объединенные сетью, должны постоянно обмениваться информацией и, в случае риска ДТП, брать управление на себя. Заметив с помощью радара столкновение прямо по курсу, автомобиль должен связаться с оставшимися позади автомобилями, чтобы они также сбросили скорость. Эта система будет наиболее эффективна на перекрёстках и дорогах с ограниченным обзором.

12. Бесчеловечные машины победили пустынный городок

3 ноября 2007 года в Калифорнии, успешно прошла гонка DARPA Urban Challenge - первое в мире соревнование автомобилей-роботов в городских условиях.

А в 2005 беспилотные машины впервые в истории доказали, что способны не просто работать в реальной обстановке (на местности), но самостоятельно преодолевать весьма протяжённые маршруты. Тогда несколько транспортных средств, оборудованных сонмом камер, лидаров, радаров и мощных компьютеров, победили пустыню. Потом было принято решение о переносе этой гонки в город.

Автомобили должны были преодолеть сложный городской маршрут: проехать кучу перекрёстков (разных типов) и поворотов, большие и маленькие улицы, заехать на парковку и выехать из неё, выполнить много прочих манёвров. И всё -- самостоятельно.

Был принят целый ряд мер безопасности. Начиная с того, что город, в котором проходило соревнование, был искусственным: его возвели на месте бывшей военной авиабазы. Так что жителей тут не было -- только зрители и судьи на трибунах и за ограждениями.

Кроме того, за каждым автомобилем-участником гонки следовала обычная, с людьми борту. Там никто не управлял роботами дистанционно, но везли аварийные кнопки, которые могли полностью выключить роботов, если бы те вдруг решили направиться в опасную сторону.

Также, вместе с роботами по городу ездило ещё 30 обычных авто, управляемых людьми, -- для создания более-менее правдоподобного трафика.

В целом можно сказать, что необычные транспортные средства замечательно справились с задачей. Машины-роботы терпеливо пропускали на перекрёстках другие авто (идущие по главной дороге), после чего аккуратно поворачивали в нужном направлении, не забыв заранее включить поворотники. Так же осторожно и неспешно, словно начинающие водители, опасающиеся дорожной полиции, они выполняли и другие задачи на трассе. И так без приключений добрались до финиша.

Команда-победитель (Tartan Racing) утверждает, что одной из ключевых технологий, позволивших роботу превосходно ориентироваться в обстановке, стал новый лидар. Он представляет собой блок из 64 лазеров, вращающийся со скоростью 10 оборотов в секунду и производящий за это время по миллиону измерений дистанции до самых различных предметов.

Директор DARPA Тони Тезер назвал результаты соревнования "фантастическим достижением" и подчеркнул, что отработанные здесь технологии готовы для передачи в другие отрасли машиностроения.

Не нужно забывать и об инфраструктуре.

13. Интеллектуальные дороги

Если вы когда-либо ездили по большому городу в час пик, вам прекрасно известны проблемы дорожных пробок. Они являются причиной задержек, нарушения планов и связанных с этим убытков, а также основным источником загрязнения воздуха. И, естественно эти проблемы нужно решать, причем в самом скором времени.

Интеллектуальные дороги могут помочь уменьшить пробки, но мы пока не знаем обо всех маршрутах, по которым люди, автомобили, грузы и товары действительно перемещаются в пределах городской территории. Получение этих данных - это первоочередная задача. Затем понадобятся инновационные способы применения этих данных, если мы хотим разрешить существующие трудности в области дорожного движения.

Возможности микротехнологии позволяют разместить датчики практически в любом месте. Например, встроенные микросхемы в шинах могут передавать информацию датчикам, установленным на дорогах. Это поможет отслеживать транспортные потоки и управлять ими. Люди могли бы получать информацию о дорожном движении в режиме реального времени и изменять маршруты, чтобы избежать пробок.

Некоторые эксперты полагают, что в будущем нас ждут автоматизированные магистрали, где автомобили будут подключены к системе для автоматического изменения их направления и оптимизации транспортных потоков.

14. Интеллектуальный общественный транспорт

Представьте себе транспортную систему, которая позволила бы с помощью мобильного телефона узнать о количестве свободных мест в ближайшем пригородном электропоезде или поезде метро, не говоря уже об изменениях в расписаниях.

Интеграция услуг и информации необходима и для развития общественного транспорта в будущем. Например, чтобы обеспечить соответствие спроса и предложения, системы общественного транспорта смогут использовать информацию о местонахождении пассажиров и направить транспорт туда, где он требуется.

Но многие чувствовали бы себя не уютно, зная, что государство может отслеживать маршруты их перемещения. В первую очередь пассажиры должны доверять транспортной системе, зная, что их информация надежно защищена. Они также должны знать, что именно получат взамен, например простоту и удобство использования.

К сожалению, цикл внедрения подобных инноваций в крупных автоконцернах составляет не один год, поэтому не смотря на наличие теоретических разработок в этой области, существенно новых интеллектуальных опций придется подождать несколько лет или даже десятилетий.

15. Роботы-игрушки

Сегодня большим спросом в мире пользуются роботы-игрушки. Недавно премьер-министр Японии Коидзуми подарил Бушу электронную собаку, которая может распознавать голос хозяина.

Сейчас в мире насчитывается более 550 тысяч различных игрушечных роботов и их число в течение ближайших трех лет возрастет до 1,5 миллиона. Серия в основном представлена электронными домашними животными, с которыми дети могут обращаться как с живыми - дрессировать, кормить. Роботы будут расти вместе с маленькими хозяевами на протяжении шести лет и их возможности будут постепенно расширяться.

Одна британская компания создала игрушечную собаку, которая может подражать персонажам, показываемым по телевизору. А щенок-робот, который по своим повадкам ничем не отличается, а во многом даже превосходит обыкновенного восьмимесячного щенка, может не только лаять, плакать, петь и говорить, но и еще способен проявлять чувства и как живой требовать еду. Стоимость таких роботов находится в диапазоне от 1880 до 4500 долларов в зависимости от программного обеспечения игрушки. Кстати, в мире уже есть роботы-котята, роботы-попугаи и многие другие животные. Например, робот-краб.

Этот робот имеет высокий уровень чувствительности к препятствиям. Способен обнаруживать выступы стола и другие препятствия. Робот может работать автономно, используя интегрированные датчики, чтобы следить и реагировать на перемещения объектов и определять, в каком направлении и как быстро он перемещается.

Автоматизированные шаги четвероногого животного вперед и назад, каждая из четырех ног вертится на 360 градусов, позволяя ему при необходимости удирать боком как краб. Диоды, установленные в его голове, активизируют датчики, позволяющие совершать навигацию ночью. Робот имеет датчик препятствий, датчик света и звуковой датчик, который реагирует на шум, заставляя робота исследовать окружающую среду (например, на предмет проникновения злоумышленников).

Также в Россию в 2007 году из Китая был завезен робот - дроид R2-D2.Весит он меньше 3 кг, рост около полуметра, команд около сорока .Стоит около 23 тыс.рублей.

Робот может спеть грустную песню, если будет пребывать в дурном расположении духа. О плохом настроении свидетельствует смена цвета индикатора с синего на красный. "Обиженный" робот может взять и проигнорировать команду. Также он может узнавать людей. При обнаружении человека дроид светит на него своим фонариком и играет победную мелодию. Такое распознавание может пригодится для таких функций, как патрулирование и охрана.

У этой уменьшенной копии R2-D2 есть два главных недостатка: во-первых, чтобы робот работал, температура в помещении не должна превышать +22 Цельсия, а во-вторых, данная модель R2-D2 понимает исключительно голосовые команды только на английском языке. Более того - понимает только на хорошем английском.

В Японии в июле 2007 года был разработан наименьший человекоподобный робот Omnibot 17 i-SOBOT. “Собот” был признан Книгой Гиннеса самым маленьким человекоподобным роботом, производящимся серийно.

Преимущества -- в целом спектре функций и, что немаловажно, -- в цене. Она раз в десять ниже, чем у "собратьев".

Наименьшим робот был признан за свой рост -- 16,5 сантиметров. Вообще же, его тельце насчитывает 10 см ширины и 6,7 см толщины, а весит всего 350 граммов.

"Собот" оснащён 17 сервомоторчиками и гироскопом, благодаря которым он способен на более 200 запрограммированных действий: может ходить, отрывая ноги от пола, танцевать, поднимать руками лёгкие предметы, отжиматься от пола, самостоятельно вставать из положения лёжа, подражать животным, выполнять кое-какие прыжки-кувырки, играть на электронных барабанах, пинать мяч. Также i-SOBOT издаёт звуки-- постоянно что-то бурчит, комментирует свои деяния, а словарный состав насчитывает 180 образцов. Создатели "Собота" гарантируют 60 минут его непрерывной работы на батарейках.

Подавать голосовые команды рекомендуется с расстояния 90-100 сантиметров. Если до робота не дошёл устный приказ, вариантов два: либо он скажет "Извините, не понял", либо будет молча стоять. "Собот" приветствует хозяина при включении, а потом, если не получает никаких команд, напоминает о себе разговорчиками ("Есть кто-нибудь дома?") и движениями. А, убедившись, что с ним никто играть не собирается, робот впадает в спячку - через шесть минут робот отключается полностью. Оживить его можно только новым щелчком OFF/ON.

Управление таким по-настоящему сложным роботом, как i-SOBOT, очень простое.

Дистанционное управление осуществляется с идущего в комплекте пульта.

Итак, левый джойстик отвечает за ходьбу во все стороны. Правый джойстик нужен для поворачивания головы, движений бёдрами и действий правой рукой.

Кнопка Mode здесь для переключения режимов, их четыре: обычное дистанционное управление (Remote Control Mode), голосовое (Voice Control Mode), программирование (Program Mode) и спецэффекты (Special Action Mode). При выборе названия режимов высвечиваются на экранчике пульта, плюс робот произносит их голосом. Чтобы андроид немедленно показал впечатляющее (пусть и непродолжительное) представление, достаточно нажать 2 кнопки

Заучив команды, между двумя роботами можно устраивать бои. Некоторый запас ударопрочности у них имеется

Обладание двумя пультами расширяет возможности. Так, можно заставить нескольких "Соботов" делать что-то синхронно. К примеру, исполнять танец.

В магазине цена i-SOBOT сейчас составляет 16 900 рублей (включая гарантию, сервис). Она выше американской ровно в два раза (причины известны: транспортировка, таможня, наценка и так далее). Между прочим, примерно к концу лета стоимость снизится почти до американской, когда производитель даст добро на прямые поставки.

В июле 2007 г. в России появился первый серийный отечественный, универсальный андроидный робот, названный AR-100 “Добрыня”. Он был создан на основе двухлетнего опыта поставок и изучения ведущих зарубежных аналогов.

При разработке конструкции особое внимание уделялось таким факторам, как

ь Повышенная надежность;

ь Общая технологичность;

ь Простота обслуживания;

ь Высокая надежность и ремонтопригодность;

ь Недорогие ремкомплекты (в 3-10 раз дешевле зарубежных аналогов);

ь Большая библиотека программ.

ь Расширенная функциональность;

ь Оперативная техническая поддержка;

ь Дешевизна и доступность отечественному пользователю.

При этом учтены различные недостатки зарубежных моделей. В частности, улучшено размещение датчиков исполнительных механизмов, усилены сервоприводы, увеличены прочностные характеристики конструкции. Разработчики уверяют, что робот превосходит зарубежные аналоги по длительности действия батареи.

Роботы AR-100 изготавливают из пластика и алюминия, их высота составляет 35 см, вес - 1,5 кг, память -- 512 Кб, а максимальное количество базовых операций - 128 .

Стоимость одного робота составляет 28700 рублей. Модель способна имитировать все основные движения человека. К настоящему времени выпущено около 100 андроидов.

Этих роботов можно программировать, собирать, разбирать, к тому же это очень мощный стимул самостоятельного обучения ребенка. Роботы могут кататься на лыжах, танцевать. Уже ведутся переговоры о поставках танцующих робо-групп за рубеж. Андроиды будут предлагаться и для создания необычного интерьера в офисах и домах.

Конструкция андроидных роботов серии AR-100 непрерывно совершенствуется. В результате возможности AR-100 даже в базовой конфигурации значительно превышают параметры моделей ведущих мировых производителей.

Некоторые специалисты прогнозируют, что к 2018 году искусственный интеллект получит Нобелевскую премию. Кроме того к 2025 году в развивающихся странах будет больше роботов, чем людей, и к 2030 году роботы и физически и умственно превзойдут людей и, скорее всего, не захотят терпеть диктата своих создателей.

17. Мир находится на пороге третьей научно-технической революции

Нанотехнологии -- новый и пока не слишком понятный широкой публике термин. Но скоро в мир нанотехнологий войдет каждая домохозяйка, а сами нанотехнологии принесут новую научно-техническую революцию.

Понятие “нанотехнологии” в 1974 году придумал японец Норё Танигути для описания процесса построения новых объектов и материалов при помощи манипуляций с отдельными атомами. Нанотехнологии имеют дело с объектами в одну миллиардную часть метра, то есть размером с атом. Первые технические средства в этой области были изобретены в швейцарских лабораториях IBM.

Одним из самых многообещающих и вполне реальных применений нанотехнологий могут оказаться нанороботы (или наноботы) -- устройства размером в десятки нанометров, которые самостоятельно манипулируют атомами. Нанороботы будут обладать способностью самовоспроизводиться, создавать из произвольного органического и неорганического подручного материала любые предметы. В итоге нанороботы, манипулируя молекулами, смогут создать любой предмет или существо.

Нанороботов разделяют на два вида:

ассемблеры, способные конструировать и самовоспроизводиться,

дизассемблеры, способные разбирать.

Исследователи ведущих лабораторий мира сообщают, что значительно продвинулись в создании нанороботов. Не исключено, что первой областью, где найдут применения таланты нанороботов, станет медицина. Наноробот, введенный в организм человека, сможет самостоятельно передвигаться по кровеносной системе. На этом пути наноробот сможет исправить характеристики тканей и клеток, очистить организм от микробов и молодых раковых клеток, от отложений, к примеру, холестерина. Вооружившись нанотехнологиями, ученые уже подступаются к гемофилии, болезни Альцгеймера, врожденным патологиям.

Среди самых распространенных наноустройств на сегодняшний день - нанотрубки. Они играют различные роли: от молекулярных фильтров, действующих как обычные сита, и до трехмерных шестеренок, без которых трудно представить себе какой-либо механизм. Нанотрубки на рисунке почти целиком состоят из углерода, а точнее из замкнутых графитовых слоев. Обратите внимание на выступы по бокам трубок: именно они выполняют функции зубьев, превращающих нанотрубки в шестерни.

В нанобиотехнологическом центре университета Корнела, например, создали гитару длиной в 10 микрон, то есть размером с красную кровяную частицу. На ней даже можно играть, возбуждая колебания в струнах лазерным лучом.

Ученые из Дании смогли построить на основе нанотрубок нанотранзистор, переключающийся всего лишь одним электроном. А это серьезный шаг к созданию первого молекулярного компьютера. На 2005 год назначены первые опыты, и уже весной мы сможем узнать об их результатах.

18. Шагающий наноробот

Двое химиков из Нью-Йоркского университета впервые в мире создали прямоходящего двуногого наноробота. В качестве исходного материала Надриан Симан и Уильям Шерман воспользовались мелкими фрагментами двухцепочечных и одноцепочечных молекул ДНК.

Кремниевый микроробот величиной в половину диаметра человеческого волоса, снабженный ножками из живой сердечной мышцы, начал ползать по лаборатории Лос-Анджелеса. Это первый случай, когда удалось использовать мускульные усилия для движения микромеханического устройства. Теперь предполагается спроектировать работающий на мускульной энергии микромеханизм, который сможет искать и латать пробоины от микрометеоритов на космических кораблях.

Чтобы понять, как движется робот, посмотрим на схему. Он ступает по особым опорам, тоже изготовленным из ДНК, которые вытянуты вдоль ДНК-вой молекулы-дорожки.

19. Нанороботы играют в шахматы

Недавно был создан первый наноробот, умеющий играть в шахматы. Робот различает белые "фигуры" от черных за счет их магнитных свойств. При приложении внешнего поля робот случайно "выбирает" одну из фигур своего цвета (белого) и передвигает ее на несколько клеток. Пока робот не умеет различать разные виды фигур и выбирать траекторию движения в зависимости от этого, однако это сейчас уже является предметом исследования ученых. За черные пока приходится играть человеку. Он же решает и исход поединка - момент, когда один из королей попадает в матовую ситуацию.

На данный момент этот робот имеет реальные шансы стать прототипом первого думающего наноустройства.

А немецким учёным удалось заставить молекулы самостоятельно собираться в заранее заданные структуры. “Инструкцию” по сборке они зашифровали в форме молекул.

Примерно так нанороботы будут собирать себе подобных в будущем.

Ученые из института имени Макса Планка и Технологического института Карлсруэ Клаус Керн и Марио Рубен впервые смогли воочию наблюдать процесс самоорганизации и упорядочения молекулярных объектов на поверхности. Как говорят сами исследователи, им удалось реализовать «инструкции по сборке», заложенные в конфигурации используемых молекул.

Самосборка молекулярных структур и их упорядочение, наблюдавшееся в ходе опыта, может пролить свет на процесс возникновения и эволюции жизни на нашей планете. Кроме того, процесс самостоятельной сборки наноструктур открывает большие перспективы для применения в катализе, микро- и наномеханике, химии и физике поверхности.

Доктор Анирбан Бандиопадьхях из Национального института материаловедения в Японии создал химический “мозг”, способный управлять нанороботами.

Данный химический «мозг» имеет размеры всего в 2 нанометра, и состоит он из 17 молекул дюроквинона, DRQ (2,3,5,6-tetramethyl-1-4-benzoquinone), каждая из которых может функционировать как отдельное “логическое устройство”, а вся система может работать как процессор, выполняющий за один такт 16 инструкций и способна кодировать свыше 4 миллиардов комбинаций.

Одна такая молекула похожа по форме на кольцо с четырьмя спицами, которые могут по отдельности занимать несколько различных положений (можно интерпретировать как двоичные нули и единицы).

16 молекул DRQ также составляют кольцо, с 17-й молекулой в центре, и вместе формируют молекулярную машину,

Переключая центральную молекулу с помощью сканирующего туннельного микроскопа, остальные 16 будут работать как ведомые логические механизмы.

Но зачем это нужно? Учёные и медики связывают большие надежды с исцелением больных при помощи гипотетических наноботов, способных доставлять лекарства к строго заданной цели или выполнять некие "осмысленные" действия в потоке крови. И здесь один из ключевых вопросов -- контроль над столь крошечными молекулярными машинами.

Будем надеяться, что данная разработка не будет использоваться учеными в разрушительных целях.

Так же ученые полагают, что искусственный интеллект достигнет уровня развития человеческого мозга к 2029г.

По их мнению, человечество стоит на таком уровне развития, что в скором будущем в мозг и другие органы человеческого тела будут установлены "нанороботы", которые будут улучшать его интеллектуальные и физические способности, действуя в непосредственном контакте с нейронами и другими клетками организма. Таким образом, люди и роботы "станут единым целым".

По мере того как разумный Искусственный Интеллект воплощается в реальности, будут вырабатываться более убедительные и чёткие критерии его определения. И в какой-то момент человечество просто придёт к консенсусу о том, что созданный нами машинный разум уже разумен, хотя мы и не сможем точно указать, в какой момент это произошло.

Исследователи высказывали мнение, что в течение 20-50 лет роботы смогут получить гражданские права. В таком случае, помимо прав у роботов будут и определенные обязанности, такие как участие в выборах, уплата налогов и, возможно, обязательная служба в армии. Общество, со своей стороны, будет обязано заботиться о своих новых "цифровых гражданах".

Если робот разовьется и станет самостоятельным, он легко обеспечит своим родителям сытую и беззаботную старость. Сможет ли робот сделать это? Сможет. Потому что, в отличие от человека, будет иметь возможность не только познавать, но и совершенствовать себя.