Robot ( česky robot , z robota - „nucená práce“) je automatické zařízení určené k provádění různých druhů mechanických operací, které pracuje podle předem určeného programu .
Robot obvykle přijímá informace o stavu okolního prostoru prostřednictvím senzorů (technické obdoby smyslových orgánů živých organismů). Robot může samostatně provádět výrobní a další operace, částečně nebo zcela nahrazující lidskou práci [1] [2] . Zároveň může robot komunikovat s operátorem , přijímat od něj příkazy (manuální ovládání), a jednat autonomně v souladu s naprogramovaným programem (automatické ovládání).
Účel robotů může být velmi rozmanitý, od zábavy přes použití až po čistě průmyslové . Vzhled robotů je rozmanitý ve formě a obsahu, může to být cokoli, i když prvky anatomie různých živých bytostí jsou často vypůjčeny v návrzích uzlů, vhodných pro vykonávaný úkol.
V informačních technologiích „roboty“ také označují určité autonomně fungující programy , jako jsou roboti nebo vyhledávací roboti .
Slovo „robot“ navrhl český výtvarník Josef Čapek a jeho bratr, spisovatel Karel Čapek , jej poprvé použil ve hře R.U.R. (Rossum's Universal Robots, 1920 ). Sám Karel Čapek to popisuje takto: „...jednoho krásného dne ... autor vymyslel děj ... hry. A dokud bylo železo žhavé, běžel s novým nápadem ke svému bratru Josephovi, umělci, který v té době stál u stojanu... Autor nastínil zápletku tak stručně, jak jen mohl... „Ale já ne Nevím,“ řekl autor, „jak pojmenuji umělé pracovníky. Nazval bych je dělníky [zřejmě z anglického slova labor - P. B.], ale zdá se mi, že je to příliš knižní. „Tak jim říkejte roboti,“ zamumlal umělec, … pokračuje v natírání plátna…“ [3] Rané ruské překlady používaly slovo „dělník“ [4] [5] .
Myšlenka umělých tvorů byla poprvé zmíněna ve starověkém řeckém mýtu o Kadmovi , který poté, co zabil draka, rozptýlil jeho zuby na zem a pohřbil je, ze zubů vyrostli vojáci a v dalším starověkém řeckém mýtu o Pygmalionovi , který vdechl život soše, kterou vytvořil – Galatea. Také v mýtu o Héfaistovi se říká, jak si pro sebe stvořil různé služebníky. Židovská legenda vypráví o hliněném golemovi , kterého oživil pražský rabín Jehuda ben Becalel pomocí kabalistické magie .
Podobný mýtus je líčen ve skandinávském eposu Mladší Edda . Vypráví o hliněném obrovi Mökkurkalvi [6] , kterého vytvořil troll Hrungnir [6] , aby bojoval s Thorem , bohem hromu.
Informace o první praktické aplikaci prototypů moderních robotů – mechanických lidí s automatickým řízením – pocházejí z helénistické éry. Poté byly na majáku postaveném na ostrově Pharos instalovány čtyři pozlacené ženské postavy. Přes den hořely v paprscích slunce a v noci byly jasně osvětleny, takže byly vždy z dálky dobře viditelné. Tyto sochy v určitých intervalech, otáčející se, odrážely baňky; v noci vydávali zvuky trubek, varující námořníky před blízkostí pobřeží [7] .
Prototypy robotů byly také mechanické figurky vytvořené arabským vědcem a vynálezcem Al- Jazari (1136-1206). Vytvořil tedy loď se čtyřmi mechanickými hudebníky, kteří hráli na tamburíny, harfu a flétnu.
Kresbu humanoidního robota vytvořil Leonardo da Vinci kolem roku 1495 . Leonardovy poznámky, nalezené v 50. letech 20. století , obsahovaly podrobné nákresy mechanického rytíře schopného sedět, roztahovat ruce, hýbat hlavou a zvednout hledí. Design je s největší pravděpodobností založen na anatomických studiích zaznamenaných u Vitruvian Man . Není známo, zda se Leonardo pokusil postavit robota [8] .
V 16. – 18. století se v západní Evropě rozšířila konstrukce automatů – hodinových mechanismů, které navenek připomínají lidi nebo zvířata a někdy jsou schopny vykonávat poměrně složité pohyby. Sbírka Smithsonian Institution obsahuje jeden z prvních příkladů takových automatů, „španělský mnich“ (asi 40 cm na výšku), schopný chodit tak, že se pravou rukou bije do hrudi a kývá hlavou; pravidelně si přikládá dřevěný kříž v levé ruce ke rtům a líbá ho. Předpokládá se, že tento automat vyrobil kolem roku 1560 mechanik Juanelo Turriano pro císaře Karla V. [9] .
Od počátku 18. století se v tisku začaly objevovat zprávy o strojích se „znaky inteligence“, ale ve většině případů se ukázalo, že šlo o podvod. Uvnitř mechanismů se skrývali živí lidé nebo cvičená zvířata.
Francouzský mechanik a vynálezce Jacques de Vaucanson vytvořil v roce 1738 první funkční humanoidní zařízení ( android ), které hrálo na flétnu. Vyráběl také mechanické kachny, o kterých se říkalo, že dokážou klovat potravu a „vykakávat“.
V polovině roku 2000 bylo Japonsko také na prvním místě na světě ve vývozu průmyslových robotů.
léta 2010
20. léta 20
Roboti se stále více podobají lidem. Pokrok v několika oblastech najednou - počítačové vidění, strojové učení, vytvoření malých, ale výkonných mikroobvodů pro roboty, vytvoření AI schopné myslet a chápat její lambda slova. Neuronové sítě se stávají velmi rozšířenými.
„Moderní roboti, vytvoření na základě nejnovějších výdobytků vědy a techniky, nacházejí uplatnění ve všech oblastech lidské činnosti. Lidé dostali věrného pomocníka, schopného nejen vykonávat práce nebezpečné pro lidský život, ale také osvobodit lidstvo od monotónních rutinních operací.“
- I. M. Makarov , Yu. I. Topcheev . "Robotika: Historie a vyhlídky" [12]Podle konstrukce lze roboty rozdělit do následujících dvou typů:
Podle klasifikace Mezinárodní organizace pro standardizaci se roboti dělí na následující dva typy:
Nástup obráběcích strojů s numerickým řízením ( CNC ) vedl k vytvoření programovatelných manipulátorů pro různé operace nakládání a vykládání obráběcích strojů. Objevení se mikroprocesorových řídicích systémů v 70. letech 20. století a nahrazení specializovaných řídicích zařízení programovatelnými řídicími jednotkami umožnilo trojnásobně snížit náklady na roboty, čímž se jejich hromadné zavedení do průmyslu stalo ziskovým [13] .
Servisní robot pomáhá lidem prováděním rutinních, vzdálených, nebezpečných nebo opakujících se prací, včetně domácích. Zpravidla jsou autonomní a/nebo řízené integrovaným řídicím systémem s možností ručního ovládání. Mezinárodní organizace pro standardizaci definuje „servisního robota“ jako robota, „který vykonává užitečné úkoly pro lidi nebo zařízení, s výjimkou aplikací průmyslové automatizace“.
V souladu s vykonávanou funkcí lze roboty nazývat následující typy [14] :
Roboty jsou široce využívány policií , státními bezpečnostními složkami , záchrannými službami , resortními i mimorezortními bezpečnostními složkami . V roce 2007 byly v Permu poprvé otestovány první testy ruského policejního robota R-BOT 001 , vyvinutého moskevskou společností „Laboratoř trojrozměrného vidění“ [15] . Při hašení požárů se používají robotická hasicí zařízení . Pro operační zpravodajství používají záchranné složky a policie "létající roboty" - ( bezpilotní vzdušné prostředky ) [16] . Při provádění podvodního průzkumu potenciálně nebezpečných objektů a pátracích a záchranných operacích využívá EMERCOM Ruska podvodní roboty řady Gnome , které od roku 2001 vyrábí moskevská společnost Underwater Robotics [17] .
Bojové robotyBojový robot je automatické zařízení, které nahrazuje člověka v bojových situacích nebo při práci v podmínkách neslučitelných s lidskými schopnostmi pro vojenské účely: průzkum , bojové operace, odminování atd. Bojoví roboti nejsou pouze automatická zařízení s antropomorfním působením, která jsou částečně nebo zcela nahradit osobu, ale také operující ve vzdušném a vodním prostředí, které není lidským životním prostředím (letadlové bezpilotní prostředky s dálkovým ovládáním, podvodní prostředky a hladinové lodě). Většina bojových robotů jsou teleprezenční zařízení a jen velmi málo modelů má schopnost vykonávat některé úkoly autonomně bez zásahu operátora.
Georgia Institute of Technology , vedený profesorem Henrikem Christensenem , vyvinul hmyzomorfní roboty podobné mravencům, kteří dokážou skenovat budovu a hledat nepřátele a nástražné pasti. Mezi vojáky se také rozšířili létající roboti . Na začátku roku 2012 využívala armáda po celém světě asi 10 tisíc pozemních a 5 tisíc létajících robotů; 45 zemí světa vyvinulo nebo nakoupilo vojenské roboty [16] .
V roce 2015 byl na vojenské základně Quantico Marines ve Spojených státech testován prototyp robotického psa Spot, který o dva roky dříve vyvinula společnost Boston Dynamics pro použití vojáky pro průzkum, hlídkování a přepravu nákladu. Robot během testů zkoumal prostory na přítomnost nepřítele v nich a přenášel data o detekovaných cílech do konzole operátora [18] .
Robotičtí vědciPrvní robotičtí vědci Adam a Eva vznikli v rámci projektu Robot Scientist na Aberystwyth University a v roce 2009 jeden z nich učinil první vědecký objev [19] .
Mezi roboty-vědce patří roboti, s jejichž pomocí byly prozkoumány ventilační šachty Velké Cheopsovy pyramidy a tzv. "Gantenbrink door" a "Cheopsovy výklenky".
Robot učiteléJeden z prvních příkladů učitele robota vyvinuli v roce 2016 mladí vědci z Tomské polytechnické univerzity . V květnu 2016 tisková služba univerzity informovala, že s pomocí mobilního robota budou studenti lycea na univerzitě moci získávat teoretické i praktické znalosti z matematiky, fyziky, chemie a informatiky od podzimu r. téhož roku [20] .
Pro pohyb na otevřených prostranstvích se nejčastěji používá kolový nebo housenkový pohyb ( příklady takových robotů jsou Warrior a PackBot ). Chodící systémy jsou méně běžně používané ( příklady takových robotů jsou BigDog a Asimo ). Pro nerovné povrchy jsou vytvořeny hybridní struktury, které kombinují pojezd kola nebo housenky se složitou kinematikou kol. Tento design byl použit v lunárním roveru .
Uvnitř, v průmyslových zařízeních se roboti pohybují po jednokolejkách , po podlahových drahách atd. K pohybu po nakloněných nebo svislých rovinách, potrubím se používají systémy, které jsou podobné „chůzím“ konstrukcím, ale s vakuovými přísavkami [21] [22 ] . Roboty určené k průzkumu vedení vysokého napětí mají ve své horní části kolové podvozky , které se pohybují po drátech [23] [24] [25] . Známí jsou také roboti, kteří využívají principů pohybu živých organismů - hadů [26] [27] , červů [28] , ryb [29] [30] , ptáků [31] , hmyzu [32] a dalších; podle toho se mluví o lezoucích [33] [34] , hmyzomorfních (z latinského Insecta - hmyz) [35] a dalších typech robotů bionického původu.
Rozpoznávací systémy již dokážou určit jednoduché trojrozměrné předměty, jejich orientaci a složení v prostoru a také dokážou doplnit chybějící části pomocí informací ze své databáze (například sestavit Lego konstruktér).
Roboty používají stejnosměrné motory, spalovací motory, krokové motory , serva . Dochází k vývoji motorů, které ve své konstrukci nepoužívají motory: například technologie redukce materiálu pod vlivem elektrického proudu (nebo pole) (viz elektroaktivní polymery ), která vám umožňuje lépe přizpůsobit pohyby robot s přirozenými plynulými pohyby živých bytostí.
Americký specialista na AI Gary Markus poukazuje na to, že vývojáři AI by se měli držet co nejdál od vytváření systémů, které se mohou příliš snadno vymknout kontrole. Například jakákoli práce na vytváření robotů, kteří mohou navrhovat a vytvářet další roboty, musí být prováděna s velkou pečlivostí a pouze pod pečlivým dohledem řady odborníků, protože důsledky chybných rozhodnutí v této oblasti lze jen velmi těžko předvídat. [36] .
Technologie vyvinuté[ kým? ][ kdy? ] , což umožňuje robotům samostatně se dobíjet nalezením stacionární nabíjecí stanice a připojením k ní.
Kromě již široce používaných technologií neuronových sítí existují samoučící se algoritmy pro interakci robota s okolními objekty v reálném trojrozměrném světě: robotický pes Aibo pod kontrolou takových algoritmů prošel stejnými fázemi učení se jako novorozené miminko, samostatně se učí koordinovat pohyby svých končetin a interakci s okolními předměty (chrastítka v ohrádce). To dává další příklad matematického pochopení algoritmů vyšší nervové aktivity člověka.
Systémy pro konstrukci modelu okolního prostoru ultrazvukem nebo skenováním laserovým paprskem jsou široce používány v závodech robotických automobilů (které již úspěšně a samostatně projíždějí skutečné městské tratě a silnice na nerovném terénu s ohledem na nečekané překážky).
V Japonsku vývoj robotů, kteří mají vzhled na první pohled k nerozeznání od člověka, neustává. Rozvíjí se technika napodobování emocí a mimiky „obličeje“ robotů [37] .
V červnu 2009 představili vědci z Tokijské univerzity humanoidního robota KOBIANA, který dokáže napodobovat lidské emoce – štěstí, strach, překvapení, smutek, hněv, znechucení – pomocí gest a mimiky. Robot je schopen otevírat a zavírat oči, pohybovat rty a obočím, používat ruce a nohy [38] .
Existují společnosti specializující se na výrobu robotů ( iRobot Corporation , Boston Dynamics ). Roboty vyrábí také některé high-tech společnosti : ABB , Honda , Mitsubishi , Sony , MKOIS, AEMTK, NOKIA Robotics, Gostai , KUKA .
Pořádají se výstavy robotů – například největší světová mezinárodní výstava robotů ( iRex ; koná se začátkem listopadu každé dva roky v Tokiu v Japonsku) [39] [40] .
Robotizace je vytěsňování lidí z výrobního procesu, jejich nahrazování automatizovanými a robotizovanými stroji a výrobními linkami, v souvislosti s tím se uvolňují zdroje pro rozvoj sektoru služeb . [41]
V posledních letech se ve světě [42] [43] i v Rusku [44] [45] [46] objevilo mnoho článků o sociálních rizicích (nezaměstnanost, nerovnost atd.) spojených se zaváděním nových „bezpilotních“ technologií . Hrozí, že značný počet pracovních míst bude automatizován, což bude vyžadovat rekvalifikaci a hledání nových míst a forem zaměstnání pro miliony odborníků; v Rusku je těmto procesům potenciálně vystaveno asi 44 % pracovníků [46] . Ekonomika má kompenzační mechanismy [47] a různé bariéry, které snižují rychlost takových změn a přispívají k adaptaci trhů práce . Mezi takové mechanismy patří rekvalifikace a další vzdělávání pracovní síly ( STEAM ), rozvoj nových průmyslových odvětví (například ICT , kreativní průmysly ), rozvoj podnikání atd. [48] .
Z historické perspektivy technologický pokrok vytvořil více pracovních míst, než jich snížil; a stará generace postupně opouštěla trh práce, jak se měnila technologie [45] . Existuje ale riziko, že tempo změn po roce 2020 může být příliš vysoké a část populace nebude připravena na neustálé učení a soupeření s roboty. Budou tvořit takzvanou „ ekonomiku ignorance “ [49] .
Krize roku 2020 urychlila digitální transformaci ekonomiky: práce na dálku, online učení, online objednávky, automatizace procesů atd. [50] a opět vyostřila diskusi o společenských rizicích digitalizace a automatizace [51] .
Existuje směr modelování , který zahrnuje vytváření rádiem řízených i autonomních robotů.
Soutěže se konají v několika hlavních oblastech.
Ruské soutěže mobilních robotů:
Soutěže autonomních robotů zahrnují: pohyb po kontrastní dráze rychlostí, zápas sumo , robotický fotbal .
Vynálezce Pete Redmond vytvořil robota RuBot II, který dokáže vyřešit Rubikovu kostku za 35 sekund. A v roce 2016 robot Sub1 vyřešil Rubikovu kostku za 0,637 sekundy. [55]
Roboti jako kulturní fenomén se objevili s hrou Karla Čapka RUR , která popisuje dopravníkový pás , kde se roboti sami sestavují. S rozvojem technologií lidé stále více viděli v mechanických výtvorech něco víc než jen hračky. Literatura odrážela obavy lidstva z možnosti nahradit lidi jejich vlastními výtvory. Tyto myšlenky byly dále rozvinuty ve filmech Metropolis (1927), Blade Runner (1982) a Terminátor (1984). Jak se roboti s umělou inteligencí stávají realitou a interagují s lidmi, ukazují filmy Umělá inteligence (2001) režiséra Stevena Spielberga a Já, robot (2004) režiséra Alexe Proyase.
Ze sci-fi jsou známy tři zákony robotiky , které poprvé formuloval Isaac Asimov (s pomocí Johna Campbella [56] ) v příběhu „Round Dance“ (1942):
V Japonsku získalo popularitu anime , ve kterém se objevují roboti. Série jako " Transformers ", " Gundam ", " Voltron ", " Neon Genesis Evangelion ", " Gurren Lagann " se staly symboly japonské animace. Z velké části díky tomu se od roku 1980-1990 roboti stali součástí národní kultury Japonska a také součástí stereotypů o ní.
Existuje žánr videoher přímo související s roboty – simulátory kožešin . Nejznámějším zástupcem tohoto žánru je herní série MechWarrior . Hry jako Lost Planet , Shogo: Mobile Armor Division , Quake IV , Chrome , Unreal Tournament 3 , Battlefield 2142 , FEAR 2: Project Origin , Tekken , Mortal Kombat mají možnost ovládat roboty. Dalším příkladem videohry s roboty je Scrapland .
V prohlížeči Mozilla Firefox je od 3. verze specifická stránka about:robots - virtuální velikonoční vajíčko s komiksovým poselstvím robotů lidem.
V roce 2007 vznikla v Německu hudební skupina Compressorhead , skládající se z robotů a hrající ve stylu heavy metalu .
Jiný:
Tematické stránky | ||||
---|---|---|---|---|
Slovníky a encyklopedie | ||||
|
Robotika | |
---|---|
Hlavní články | |
Typy robotů | |
Pozoruhodní roboti | |
Související pojmy |