Что нужно знать о современной робототехнике?

Эволюция информационных технологий привела к появлению нового класса машин – роботов – с соответствующим научным направлением – робототехника. В настоящий момент робототехника является одной из наиболее интенсивно развивающихся областей, основная задача которой заключается в комплексной автоматизации производственной и общественной жизни людей.

О сегодняшнем и завтрашнем дне робототехники – в материале iot.ru.

Рынок робототехники

На сегодняшний день рынок робототехники растет стремительными темпами. По данным исследовательской компании IDC, в 2015 объем мирового рынка робототехники составил около $71 млрд. с уровнем роботизации производства – 10 %. По прогнозам многих аналитиков, уже к 2020 году эти показатели могут превысить сумму в $130 млрд., а к 2025 году роботизации подвергнется 45% всего мирового производства.

Одним из самых больших спросов на рынке пользуются промышленный роботы. Основными производителями промышленных роботов являются Япония и Германия (более 50% и около 22% от мирового производства промышленных роботов соответственно). Среди главных покупателей этих автоматизированных машин – Китай, Япония, Южная Корея, США и Германия. При этом эксперты прогнозируют стабильный рост рынка промышленной робототехники на протяжении еще длительного периода времени.

«Отрасль промышленной робототехники будет ежегодно расти на 40% еще много лет. Покупая более одной пятой всех производимых в мире роботов и обогнав по данным показателям Японию, Китай недавно стал крупнейшим потребителем роботов на рынке», – прокомментировала ситуацию президент китайской ассоциации робототехники (CRIA) Song Xiaogang.

Бостонская исследовательская компания (BSG) прогнозирует, что до 2025 года среднегодовые темпы роста отраслей рынка робототехники будут следующими:

• Персональные роботы (для обучения, развлечения, уборки и т.д.) – около 15,8% годового роста

• Роботы для медицины, сельского хозяйства и строительства – порядка 11,8% годового роста

• Производственные роботы (для сварочных, сборочных, покрасочных и других видов работ) – около 10,1%

• Роботы для военной отрасли (беспилотные транспортные средства, военные экзоскелеты, подводные аппараты и наземные транспортные средства) – порядка 8,1%

Отдельно отмечается, что все эти процессы будут проходить на фоне постепенного снижения цен как на сами роботы, так и на их комплектующие с заметным повышением производительности и сложности задач, которые будут подвержены автоматизации.

Обзор компаний и их достижений

В настоящий момент, на мировом рынке роботехники можно выделить около 400 компаний. Если рассматривать производственную область робототехники, то первого в мире промышленного робота создала немецкая компания KUKA. Произошло это еще в 1973 году. Сделав в дальнейшем большой акцент на автомобилестроении, компания за все время произвела и продала уже более 100 тысяч подобных роботов. Получить представление о практическом применении промышленных роботов можно из следующего видео (на видео показан процесс сборки автомобилей BMW:

Существуют на рынке разработки и для тяжелой промышленности. Так, японская компания FANUC Robotics создала самого сильного робота, грузоподъемность которого составляет около 1350 кг. Поднять предметы, весом более тонны, робот может на высоту 6 м.

Большой интерес вызывают разработки американской компании Aethon. Компания производит мобильных роботов-курьеров. Робот TUG, имея возможность автономной навигации в сложной, динамически изменяющейся окружающей обстановке, способен автоматизировать задачи логистики. Например, робот активно применяется для доставки медикаментов в больницах. Более подробно об этом можно узнать из следующего видео.

По пути автоматизации задач логистики идет и крупнейший онлайн-ритейлер Amazon. Компания уже давно использует роботов на своих складах, о чем мы рассказывали в обзоре, посвященному достижениям Amazon в области искусственного интеллекта. Также компания активно тестирует дронов, которые будут способны доставлять потребителю товары по воздуху.

Большое количество компаний активно работают над созданием беспилотных и роботизированных автомобилей. Apple, BMW, Bosh, Alphabet Inc. (Google), Mobileye, Cognitive Technologies и многие другие – все эти компании с разной степенью успеха работают в отрасли. Стоит отметить, что достаточно конкурентоспособна на рынке беспилотных транспортных средств российская компания Cognitive Technologies, принимающая активное участие в проекте «Беспилотный Камаз» (о проекте мы более подробно рассказывали в нашем предыдущем обзоре). В перспективе компания планирует выйти со своей разработкой и на международный рынок.

«На международном рынке основным конкурентом мы видим израильскую компанию Mobileye. После аварии с Tesla ведущие автопроизводители, ранее сотрудничавшие с Mobileye, рассматривают альтернативные предложения о комплектации своих автомобилей интеллектуальной системой помощи водителю. И здесь нам есть, что предложить рынку», – комментируют ситуацию iot представители компании Cognitive Technologies. – «Своим основным конкурентным преимуществом перед зарубежными компаниями мы видим более совершенный искусственный интеллект, который позволяет системе автономного вождения устойчиво работать в плохих погодных условиях, а также на не идеальных дорогах, в отсутствии разметки, наличии повреждений дорожного покрытия и т.п. Мы планируем занять порядка 3-5% рынка систем автономного вождения к 2022 году».

Некоторые компании делают большой акцент на создании роботов, который были бы максимально похожи на человека. Так, французская компания Aldebaran Robotics создала человекоподобного робота NAO, способного использовать при общении жесты, распознавать речь и реагировать на команды. Робот способен анализировать окружающую обстановку и принимать соответствующие ей решения. Японский институт передовой науки и технологии (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) создал робота-гуманоида HRP-4C, обладающего внешностью молодой девушки. Разработчикам удалось с большой точностью скопировать черты лица и тела человека. Также машина способна петь и понимать естественный язык.

HRP-4C

Достаточно интересны разработки компании Boston Dynamics, которая в 2013 году была куплена Google. Здесь особого внимания заслуживает прямоходящий робот Atlas, способный двигаться по пересеченной местности. Эта машина устойчива к падениям и может использовать свободные руки для различных задач (например, транспортировка груза). По внешним характеристикам робот напоминает человека – вес около 80 кг при росте 180 см. О маневренности Atlas можно узнать из следующего видео

Одним из лидеров в области создания домашних роботов является южно-корейская компания LG Electonics, входящая в состав LG Group. В частности, компания активно продвигает на рынке роботизированные пылесосы. Стоит отметить, что роботизированные пылесосы стремительно набирают популярность, переходя из разряда диковинок в категорию товаров массового спроса. Так, американская компания iRobot сумела еще в 2014 году продать порядка 12 млн. роботов пылесосов. По некоторым оценкам, роботы-пылесосы уже сейчас составляют около 18% мирового рынка пылесосов, и их доля будет продолжать расти с каждым годом.

Активно применятся роботы и в медицинской отрасли. Так, достаточно активно развитием подобных технологий занимается американская компания Intuitive Surgical, которая разработала хирургическую систему Da Vinci. Этот робот имеет 4 руки и может выполнять хирургические операции. Более подробно об этом можно узнать из следующего видео.

Если говорить о России, то доля отечественных разработок на мировом рынке составляет всего около 0,2%.

«Начать нужно с того, что Россия страна не роботов - мы находимся на предпоследнем месте по уровню промышленной роботизации», - комментирует ситуация руководитель робототехнического центра «Сколково» Альберт Ефимов. – «Но Россия страна робототехников, потому что у нас самый большой уровень инженерных кадров в области робототехники. Страна выпускает каждый год 1000 дипломированных специалистов в области робототехники. Однако большинство из них уходят в никуда. Поэтому основная задача у нас заключается в том, чтобы сохранить этих ребят. Именно для подобного рода целей создан технический центр «Сколково», который должен способствовать тому, чтобы эти ребята не просто работали в отрасли, но и создавали стартапы, рассчитанные на те, растущие рынки, которые сейчас возникают».

Несмотря на заметное отставание на рынке робототехники в целом, военная отрасль отечественной робототехники является достаточно развитой и конкурентоспособной. Отечественные боевые машины и роботы специального назначения стабильно получают высокие оценки на различных международных выставках. Например, совсем недавно ОАО «ЦНИИТОЧМАШ» Госкорпорации Ростех совместно с Фондом перспективных исследования представила антропоморфного боевого робота. Этот робот может при помощи руки-манипулятора стрелять по мишеням из пистолета и ездить на квадроцикле (см. видео).

Будущее робототехники. Искусственный разум

Говоря о робототехнике, стоит уяснить для себя одну очень важную вещь: робот и искусственный интеллект – это не два одинаковых понятия. Робот является своеобразной оболочной систем искусственного интеллекта. Система искусственного интеллекта в роботе – это как мозг внутри человека.

Упрощенная схема функционирования робота под воздействием искусственного интеллекта представлена на рисунке ниже.

Упрощенная функциональная схема «робота разумного». Источник: Л. А. Станкевич Е. И. Юревич, "Искусственный интеллект и искусственный разум в робототехнике".

Основным компонентом такого робота является развитая память, используя которую машина может выполнять осмысленные и интеллектуальные действия. Блок памяти взаимодействует с другими системами. Так, от сенсорных систем в память всегда закладываются «свежие» данные о внешней среде, на основании которых происходит обучение и адаптация машины к окружающим условиям. Блок оценки ситуации и планирования поведения в каждый момент времени анализирует информацию из памяти и принимает решение о действиях робота. Также в любой машине, вне зависимости от ее уровня интеллектуальности, предусмотрен интерфейс для оператора, чтобы он мог взять на себя управление в случае возникновения внештатных и аварийных ситуаций.

К использованию искусственного интеллекта в роботах человечество пришло не сразу. В начале создавались промышленные роботы (середина прошлого века), которые работали по несложным, жестко заданным алгоритмам. Далее, в системе управления стали использоваться более интеллектуальные алгоритмы поведения. Все стадии развития робототехники представлены на рисунке ниже.

Стадии развития робототехники. Источник: Л. А. Станкевич Е. И. Юревич, "Искусственный интеллект и искусственный разум в робототехнике".

В настоящий момент, большинство выпускаемых роботы являются интеллектуальными и функционируют под воздействием систем искусственного интеллекта. Однако конечно целью ученых-робототехников в развитии отрасли является наделение машин искусственным разумом. Роботы должны максимально приблизиться к человеку, получив возможность выполнять сложные и креативные задачи. По мнению многих экспертов именно креатив будет ярким катализатором того, насколько робот разумен.

Исходя из этого, важнейшей задачей, которая стоит сейчас перед ученым в области робототехники, является развития технологий искусственного разума, и, учитывая последние достижения и заявления различных экспертов, до момента создания по-настоящему интеллектуальных и разумных роботов нам осталось ждать совсем немного.