Различни автоматични устройства заемат толкова силно място в човешкия живот, че е почти невъзможно да си представим съвременната цивилизация без тях. Въпреки това, историята на роботиката е много дълга, хората се учат как да създават различни машини за почти цялата си история. Разбира се, древните машини не могат да се сравняват със съвременните, те са по-скоро техни подобия. Те обаче демонстрират, че идеите за създаване на машини, по-специално изкуствената имитация на човека, могат да бъдат проследени до най-древните слоеве на човешката история.
Появата на думата "робот"
Тази дума е измислена от известния чешки писател Карел Чапек. За първи път той използва термина в заглавието на пиесата си „Универсалните роботи на Росъм“от 1920 г. Той обаче не може да се счита за автор на думата „робот“, тя идва само от чешкото robota, което означава само „работа“. Според самия писател, брат му Йосиф е предложил думата, докато самият Чапек не може да реши как да назове героите си.
Сюжетът на пиесата на Чапек за мнозинаще изглежда познато: в началото хората експлоатират своите механични слуги в различни тежки задачи, след това се бунтуват и от своя страна поробват хората.
В съвременния смисъл "робот" е механично устройство, което работи по дадена програма самостоятелно, без човешка помощ.
Концепцията за роботиката и нейните закони
През 1941 г. известните закони на роботиката на Исак Азимов са формулирани в разказа "Лъжецът", които са предназначени да регулират поведението на тези машини.
- Роботът не може да причини щети на човек или чрез бездействието си да позволи нанасянето на тези щети.
- Роботът трябва да се подчинява на човек, стига да не противоречи на първия закон.
- Един робот може да се защитава, стига да не противоречи на първите два закона.
Впоследствие, тръгвайки от тези закони, самият Азимов и други автори създават огромен пласт от произведения, посветени на връзката между хората и машините.
Азимов въведе понятието "роботика". Думата, използвана някога във фантастична история, сега е името на сериозен научен отрасъл, занимаващ се с разработването и изграждането на различни механизми, автоматизация на процеси и т.н.
Машините на древния свят
Историята на роботиката се корени в древността. Някакъв вид роботи са били изобретени в древен Египет преди повече от четири хиляди години, когато жреците се криели в статуите на боговете и разговаряли с хора оттам. В същото време ръцете на статуите се раздвижиха иглави.
Ако дадете малко воля на въображението си, можете да намерите препратки към роботи, например в митовете на древна Гърция. Дори Омир споменава механичните слуги, които древногръцкият бог Хефест създаде за себе си, гигантът Талос, създаден от него от бронз, за да защити Крит от врага. Платон разказва за учения Архит от Тарент, който направил изкуствен гълъб, способен да лети.
Архимед през 3-ти век пр.н.е. се твърди, че е направил апарат, който много напомня на съвременен планетариум: прозрачна топка, задвижвана от вода, която показва движението на всички небесни тела, известни по това време.
През Средновековието хората вече започват да създават истински машини, способни да правят много интересни неща. Опитите за създаване на първите хуманоидни машини също принадлежат към Средновековието.
Алберт Велики, известен алхимик от 13-ти век, създава андроид, който действа като вратар, отваряйки вратата за чукане и кланяне на гостите (андроидът е робот, който копира човек по външен вид и поведение). Той също така проектира механизъм, способен да говори с човешки глас, така наречената говореща глава.
Кой беше първият, който създаде робот?
Проектът на първия робот, за който е запазена достоверна информация, е създаден от Леонардо да Винчи. Това беше андроид, който приличаше на рицар в доспехи. Според рисунките на Леонардо той можел да движи ръцете и главата си. Остава въпросът защо известният изобретател не е надарил своя рицар със способността да движи краката си, тоест да ходи. Може би той смяташе това за технически труден проблем (койтое напълно вярно). Или се предполагаше, че рицарят трябва да язди кон и подвижността на краката не е необходима за него.
Не се знае със сигурност дали да Винчи е успял да построи своя "терминатор", но той е проектирал робот-лъв, който, когато се появи кралят, разкъса гърдите си с ноктите си, показвайки герба на Франция скрит в него.
Освен това Леонардо е имал и идеи за взаимодействието на механизмите с човешките органи, т.е. още в началото на 15-16 век той е предвидил съвременното развитие на протези, контролирани директно от човешката нервна система.
Механични музиканти и ходещи двигатели
През 16-ти век в Европа са създадени много устройства, главно с помощта на механизми за навиване (часовник). Например в Германия са направени изкуствена муха и орел, които могат да лети, а в Италия - женски робот, който свири на лютня.
През 17-ти век европейците разработват и подобряват първите механични „калкулатори“. Отначало те могат само да събират и изваждат, но в края на века вече са способни да делят и умножават.
Този момент може да се счита за повратна точка в историята на роботиката, тъй като два клона на знанието започват да се развиват паралелно, които в бъдеще ще се използват за създаване на съвременни роботи:
- разработване на машини, които имитират и заменят човек и неговите действия;
- създаване на устройства, предназначени да съхраняват и обработват информация.
Успоредно, механичнохуманоидни устройства, способни да свирят на музикални инструменти, да пишат и рисуват.
Началото на 19-ти век е белязано от началото на "приятелството" на хората с електричество. Започва да се разпространява бързо и да прониква в много сфери на човешката дейност. В същото време се подобряват различни механични компютри и аналитични машини, изобретяват се телефонът и телеграфът.
Познати са истории за различни хуманоидни машини, за които се твърди, че са изобретени и използвани в САЩ през 19-ти век:
- през 1865 г. дизайнерът Джони Брейнард създава така наречения парен човек, който е впрегнат във фургон вместо в кон. Всъщност това беше локомотив, който приличаше на човек (само много по-голям). Непрекъснато трябваше да се „удави“и се управляваше като кон от юздите. Твърдеше се, че той може да "върви" със скорост до 50 км/ч.
- След известно време Франк Рийд вече тества "електрически човек", но малко се знае за това изобретение.
- През 1893 г. Арчи Кемпион представя модел на изкуствен войник, задвижван с пара, наречен Boilerplate, за който се твърди, че е многократно използван на практика, т.е. в битки.
Всичката тази информация е интересна, но предизвиква известни съмнения, тъй като въпреки привидно изключителните характеристики, тези продукти никога не са влизали в масово производство, за разлика от парните локомотиви, параходи и т.н. Най-вероятно те са съществували само под формата на прототипи и никога не са намерили своето приложение,всъщност са играчки за възрастни.
20-ти век е разцветът на роботиката
През 20-ти век историята на роботиката навлиза в последния си етап, което доведе до създаването на онези роботи, които човечеството познава сега.
Правят се пробиви в областта на електрониката, появяват се диоди и триоди. Първите тръбни компютри първо се разработват на теория и след това се прилагат.
В същото време е създаден първият електронен хуманоиден робот, управляван от разстояние, способен да се движи и да говори. След това идва електронно куче, което реагира на светлина и може да лае.
До края на първата трета на 20-ти век радиоуправляемите андроиди се учат да говорят по телефона, да ходят, дори да действат като лектори на изложба, да пушат цигари и така нататък. В този момент мнозина вече смятаха, че не е останало много - и роботите ще заменят хората. По-късно обаче става ясно, че няма да е възможно да се използват андроидите от онова време за каквато и да е работа поради недостатъчното развитие на технологиите по това време.
Но тези открития не спират изобретателите - андроидите продължават да се появяват и все още се разработват.
През 1940-1950 г. усъвършенстването на електрониката, компютрите и компютърното програмиране продължава, появява се концепцията за "изкуствен интелект", след което има значителен скок в развитието на роботиката, роботите започват да "умничат" "бързо.
Най-накрая, от началото на 60-те, мечтата на човечеството започва да се сбъдва - машините започват да заменят хората с тежки, опасни ибезинтересни работни места. Появяват се първите роботизирани манипулатори от съвременен тип. Първо, те извършват само най-неудобните операции за човека, след което се създават автоматични поточни линии.
С течение на времето започва манията на хората с роботи. Откриват се много кръжоци и школи по роботика за деца, произвеждат се различни образователни играчки и конструктори. Развлекателната индустрия също не стои настрана - през 1986 г. излиза първата част от филма "Терминатор", който нашумя по целия свят.
Домашна роботика
Историята на роботиката в Русия, както и в Европа, има повече от един век. От известно време руските учени са в крак с европейските си колеги в проектирането на различни автомати: през последната третина на 18 век в Русия е създадена изчислителна машина, наречена машина на Якобсон, а през 1790 г. Иван Петрович Кулибин създава неговият известен часовник с „яйца“. В тях бяха вградени няколко човешки фигури, които изпълняваха определени действия, часовникът също свиреше химн и други мелодии.
Руски учени направиха няколко значими открития в историята на роботиката. Семьон Николаевич Корсаков положи основите на компютърните науки през 1832 г. Той разработи няколко машини, способни да извършват интелигентни изчисления, като използва перфокарти за програмирането им.
Борис Семенович Якоби през 1838 г. изобретява и тества първия електродвигател, чиято основна конструкция остава актуална и до днес. Якоби,като го монтира на лодка, той се разходи по Нева с негова помощ.
Академик П. Л. ЧебишевПрез 1878 г. той представя първия прототип на пешеходно превозно средство - ходеща кола.
M. А. Бонч-Бруевич изобретява спусъка през 1918 г., благодарение на което става възможно създаването на първите компютри, а V. K. Zworykin малко по-късно демонстрира електронна тръба, която поражда телевизия.
Първият компютър се появява в СССР през 1948 г., а още през 1950 г. е пусната MESM (малка електронна изчислителна машина), по това време най-бързата в Европа.
Официално историята на роботиката в Русия може да се брои от 1971 г. Тогава е създадена катедрата по специална роботика и мехатроника в Московското висше техническо училище Бауман, ръководена от акад. Е. П. Попов. Той стана основател на националното училище по инженерна роботика.
Домашната наука адекватно се конкурира с чуждата. През далечната 1974 г. съветски компютър стана световен шампион в шахматен турнир сред машини. А суперкомпютърът Елбрус-3, създаден през 1994 г., беше два пъти по-бърз от най-мощния американски компютър от онова време. Въпреки това не е пуснат в масово производство, може би поради тежката ситуация в страната по това време.
Руски автоматични космонавти
Официално началото на роботиката в Русия датира от 1971 г. Тогава тя беше официално призната за наука в СССР. Въпреки че по това време щурмовите пушки, произведени в Русия, вече ораха просторите на космоса с мощ.
През 1957 г., първият в светаизкуствен спътник на Земята. През 1966 г. станцията Луна-9 предава радиосигнал към Земята от повърхността на Луната, а апаратът Венера-3, след като успешно достигна планетата, инсталира там флаг на СССР.
Само за четири години бяха пуснати още две лунни станции и и двете завършиха мисията си успешно. Луноход-1, доставен от Луна-17, работи три пъти по-дълго от планираното и даде на съветските учени много ценна информация.
През 1973 г. друга станция от същата серия доставя друг луноход до Луната, който също се справя перфектно със задачата си.
Роботиката в наше време
Съвременните роботи са проникнали в много области на човешкия живот. Тяхното разнообразие е невероятно: тук са само детски играчки и цели автоматизирани фабрики, хирургически комплекси, изкуствени домашни любимци, военни и граждански безпилотни превозни средства. Постоянното им развитие и усъвършенстване се осъществява от много организации по света. В Русия водеща позиция в научната роботика заема Централният изследователски институт по роботика и техническа кибернетика (Централен изследователски институт по роботика и техническа кибернетика) в Санкт Петербург, основан през 1961 г. като конструкторско бюро към Политехническия институт. В този най-голям център бяха разработени електронни системи за космическия кораб Буран, станциите от серията Luna и международната космическа станция.
Специалността "Мехатроника и роботика" и подобните присъстват в много техническиуниверситети в света. Специалистите с такова образование са много търсени на пазара на труда, тъй като автоматизацията прониква все по-дълбоко в много области на човешката дейност. За тези, които обичат темата в свободното си време, са публикувани много книги по роботика, както в Русия, така и в други страни.
Въпреки факта, че настоящата технология е достигнала безпрецедентни висоти и роботите се използват активно от хората, техните хуманоидни представители - андроиди - все още са "без работа". Те се усъвършенстват, разработват се все по-сложни модели, но в практическо приложение те все още безнадеждно губят от своите колесни, верижни и дори неподвижни „колеги“и си остават като цяло играчки. Факт е, че човешкото ходене е много сложен процес, който не е толкова лесен за имитация на машината.
Освен това, от практическа гледна точка, няма спешна нужда от хуманоидни роботи. В индустрията успешно работят стационарни манипулатори, комбинирани в автоматични производствени линии. Където е необходимо движение, независимо дали става дума за товарене на склад, разминиране на бомби, проверка на разрушени сгради, задвижването с колела и верижни колела е много по-лесно и по-ефективно от имитацията на човешки крака.
Въпреки това хората не отказват да работят на андроиди, редовно се провеждат състезания по целия свят, където представители на различни училища по роботика демонстрират своите умения за управление на своите продукти. Турнирите се организират постоянно директно между машините, например по шахили футбол.
Класификация на роботи
Има няколко метода за класификация. По естество на извършваната работа машините се делят на промишлени, строителни, селскостопански, транспортни, битови, военни, охранителни, медицински и изследователски.
Според вида на управление те се разделят на управлявани от оператора, полуавтономни и напълно автономни.
Автомобилите от първия тип са просто коли с дистанционно управление (най-простият пример е детска радиоуправлявана кола или хеликоптер). Полуавтономните могат да извършват някои от операциите сами, но в ключови точки все още е необходима човешка намеса. Напълно автономните роботи изпълняват независимо целия набор от операции (например манипулатори на автоматични поточни линии).
Според нивото на мобилност се разграничават следните класове роботи: стационарни и мобилни. Стационарни - това са същите манипулатори, които всеки е свикнал да вижда, например, в автомобилните заводи. Мобилните са допълнително разделени на ходещи, с колела или гъсеници.
Барабанисти на съвременното производство
Различните индустриални производства са индустрията, в която основната част от съвременните автоматични устройства намира практическо приложение.
Историята на индустриалната роботика започва през 1725 г., когато във Франция е изобретена перфорирана лента, използвана за програмиране на станове.
Началото на автоматизацията на производството настъпва през 19-ти век, когатоФранция започна масово производство на автоматични станове върху перфокарти.
През 1913 г. Хенри Форд инсталира първата поточна линия за сглобяване на автомобили в своята фабрика. Сглобяването на една кола отне около час и половина. Разбира се, тази линия все още не беше напълно автоматизирана, както е сега, но беше изход към качествено ново ниво на производство.
Официално използването на роботи в производството започва през 1961 г., когато първият официално произведен манипулатор е инсталиран в завода на General Motors в Ню Джърси. Тази машина работеше на хидравлични задвижвания и беше програмирана чрез магнитен барабан.
Бумът на индустриалната автоматизация дойде през 70-те години на миналия век. През 1970 г. в САЩ е създаден първият манипулатор от модерен тип за използване в индустрията: той има електрически задвижвания с шест степени на свобода и се управлява от компютър. Успоредно с това бяха извършени разработки в Швейцария, Германия и Япония. През 1977 г. е пуснат първият японски робот.
В началото на 80-те General Motors започва да автоматизира производството си, а вече през 1984 г. започва и Русия - АвтоВАЗ придобива лиценз за самостоятелно производство на роботи от немската компания KUKA Robotics. Палмата обаче все още е на японците - в средата на 90-те две трети от общия брой роботи в света са били концентрирани в Япония, сега е около половината.
Днес си представете автомобилната и всяка друга линияпроизводство без механични помощници е почти невъзможно. Първото място е заето от автоматични заваръчни машини. Точността на роботизираното лазерно заваряване е десети от милиметъра. Такова устройство е в състояние едновременно да реже метал на части.
Последван от механизми, които извършват операции по товарене и разтоварване, подаване на заготовки в машини и съхранение на готови продукти.
Третото място по автоматизация е коване и леене. В момента почти всички подобни работилници в Европа са роботизирани, тъй като условията на работа там са много трудни за хората.
Други операции, за които най-често се използват автоматичните машини сега, са огъване на тръби, пробиване на отвори, фрезоване и повърхностно шлайфане.
Къде машините могат да заменят хората?
Отговорът на въпроса дали човек или робот трябва да върши тази или онази работа се крие в разликите между хората и машините. В момента дори и най-модерните машини работят по определени алгоритми (макар и понякога много сложни), които са предварително зададени в програмата. Те нямат свободна воля, свобода на избор, желания, импулси, нищо, което определя творческия компонент на човек.
Един робот може да свърши работа с голяма сложност и прецизност, той може да свърши тази работа в условия, в които човек не би живял и час. Но той няма да може да напише книга или сценарий за нов филм, да създаде картина, освен ако преди това не е засадена в паметта му от човек.
Затова професиитворчески, където оригиналността е важна, неконвенционалното мислене, разбира се, остава с хората. Роботът може да бъде заварчик, товарач, бояджия, дори астронавт, но не може да стане (поне на настоящия етап на развитие) писател, поет или художник.
Трябва ли да се страхуваме от роботи?
Основният страх на човечеството по отношение на машините е страхът, че те, станали съвършени, един ден ще спрат да се подчиняват и ще започнат да живеят собствения си живот, превръщайки хората в роби. Този страх вървеше ръка за ръка с развитието на роботиката. То намира израз както в митологията (например еврейският мит за бунтуващия се голем срещу своя създател), така и в изкуството. Най-известните филми са "Матрицата", "Терминатор", много книги, разказващи за въстанието на машините. Пиесата на Карел Чапек, която даде живот на думата "робот", също завършва с поробването на човечеството от неговите бивши слуги.
В настоящия етап от развитието на науката обаче тези страхове са безсмислени. Роботите нямат съзнание, подобно на човешкото, така че изобщо не могат да имат никакви желания, да не говорим за желанието да превземат света.
За да възпроизведе съзнанието в машина, човек първо трябва да разбере какво е собственото му съзнание, как и от какво се формира. Отговорът на този въпрос се крие в дълбините на човешкия мозък, който далеч не е напълно проучен.
За да се "бунтуват", роботите трябва да разберат какво е световно господство и защо се нуждаят от него.
И до този момент всеки,дори най-сложната и съвършена машина не се различава по същество от кухненски робот или кафемелачка. Следователно въпросът кой в крайна сметка ще бъде главният на Земята - робот или човек, все още не е спешен.
