На протяжении многих веков люди изобретают механизмы, способные облегчить нашу жизнь. Их уже несчетное множество, но, безусловно, самым высоким достижением человеческой мысли являются всевозможные роботы.
Человечество с древнейших времен пыталось создать механизмы, которые могли бы сами выполнять тяжелую или вредную для людей работу. Но первые успехи в этом нелегком деле появились лишь в XVIII веке. Тогда популярность набирали домашние механические куклы, представленные в 1738 году французским ученым из Гренобля Жаком де Викансон. Он представил публике искусственного музыканта, который мог исполнять на флейте 12 различных мелодий. Немного позже к флейте добавились барабан и бубен, таким образом, был создан целый механический оркестр. Но де Викансон на том не остановился. За оркестром последовало воистину удивительное по тем временам изобретение — механическая утка. Она могла самостоятельно передвигаться, махать крыльями, крякать, вращать головой.
Сегодняшняя робототехника сформировалась примерно в 50-х годах ХХ века. В 1956 году Джорджем Диро и Джозефом Энжилбергером был создан робот Ultimate, который сразу был куплен компанией General Motors. Ultimate представлял собой огромную конструкцию, похожую на человеческую руку. Примерно в это же время была основана лаборатория искусственного интеллекта в Массачусетском технологическом институте. Своим рождением лаборатория обязана Джону МакКарти и Марвину Мински. В 1966 году появился результат многолетних экспериментов Стендфордской исследовательской лаборатории — робот Shakey. Его рождение стало эпохальным событием для робототехники — первый автономный робот, способный самостоятельно ориентироваться в пространстве и объезжать препятствия, был настоящим чудом.
Современная робототехника основана на компьютерных технологиях: без компьютеров роботы не смогли бы и десятой части того, что они могут. Современных роботов можно условно разделить на две категории: рабочие (т. е. роботы, сконструированные для служебных задач) и домашние.
Промышленные роботы составляют больше 80% от всех существующих на сегодня устройств. Они способны практически полностью заменить человека на многих заводах: например, на большинстве автомобильных заводов всю сборочную работу выполняют именно роботы, человеку же остается только контролировать их. В таком подходе много плюсов: механические «рабочие» не допускают ошибок, не устают, им, в конце концов, не нужно платить зарплату.
У большинства людей слово «робот» ассоциируется с андроидом, то есть с чем-то, похожим на человека. Но в большинстве случаев такое представление оказывается ложным. Типичный промышленный робот состоит из следующих частей:
1. Контроллер — чип, координирующий все действия робота.
2. Роботизированная рука. Основной задачей руки является перемещение т. н. END-эффектора. Роботизированные руки различают по количеству степеней свободы: чем их больше, тем лучше. Большинство промышленных роботов имеют руки с 6 степенями свободы.
3. Привод — двигатель, который обеспечивает подвижность руки. Управляется контроллером.
4. END-эффектор — грубо говоря, насадка на руке робота. Такие насадки могут быть совершенно разными: от примитивного зажима до сварочного аппарата.
5. Сенсор, который обеспечивает «чувства» робота: именно благодаря ему робот распознает объект, с которым предстоит работать.
Как только появились первые образцы более-менее развитых роботов, человеку захотелось, чтобы механические создания заменили его во многих опасных местах. Например, без робота Dante II человек никогда бы заглянул в кратер действующего вулкана. Без робота Sojourner наши знания о Марсе были бы намного более скудными. Этот агрегат в 1997 году высадился на поверхность планеты и передал на Землю огромное количество фотоснимков.
Домашние роботы не приспособлены к экстремальным условиям, они не могут выполнять сложную работу. Их задача — помочь человеку в быту и развлечь его. Существует огромное количество недорогих домашних роботов: роботы-пылесосы, роботы-газонокосильщики и многие другие. Но если с первой задачей — помочь в быту — они справятся, то со второй — развлечь — дела обстоят намного сложнее. Очень небольшое количество роботов способны развлечь человека. Например, робот PaPeRo компании NEC, помимо чисто бытовых функций, умеет говорить. Этот робот знает более 300 фраз, а распознает и того больше.
Но больше всех умеет разработка компании Sony — собачка Aibo. Этот небольшой зверек имеет отличное зрение, слух, осязание. Собачка способна узнавать своего хозяина, реагировать на команды, ласку. Aibo имеет четыре стадии взросления: младенчество, детство, юность и зрелый возраст. И только от вас зависит, каким будет взрослый Aibo: характер собаки может быть разным, так как собачке присущи различные эмоции — от счастья до злобы. Кстати, в отличие от большинства других роботов эта собака весьма и весьма подвижна, она умеет бегать, прыгать, потягиваться, выполнять акробатические трюки. Кстати, при желании можно научить Aibo играть в футбол и танцевать.
По мнению многих ученых, будущее робототехники — нанороботы. Конечно, сейчас эта область знаний человека не доросла даже до уровня обычной робототехники, но она динамично развивается.
Что такое нанороботы? Эти маленькие кибернетические механизмы спокойно смогут работать с атомами (состыковывать их друг с другом, иначе говоря, заниматься механосинтезом), передвигаться по совершенно разным поверхностям, реплицироваться (воспроизводить сами себя). Таким образом, можно будет через микромир получить практически любую конструкцию в макромире. Нанороботы будут «строить» из атомов наши дома, технику и многое другое. В теле человека они будут круглосуточно следить за его здоровьем, лечить его (уничтожать вирусы и раковые клетки, следить за состоянием сердца и т. д.), сигнализировать в случае серьезных повреждений.
Как же будут нанороботы создавать сложные макрообъекты? Да элементарно! Ведь любой объект можно описать как совокупность атомов, находящихся в «нужных» местах. Таким образом, с помощью «армии» нанороботов можно будет получить точную копию объекта в макромире.
Все, что я написал про нанороботов, выглядит чистейшей воды ненаучной фантастикой. А вот и нет! НАСА проводила длительные исследования и подтвердила возможность создания самореплицирующихся роботов. А компания Zyvex (www.zyvex.com) пообещала, что представит первого наноробота-ассемблера до 2010 года.
