Техно-… versus био-…

Мы, люди, не выделяемся среди других животных в плане скорости, силы, ловкости, защиты, и, в большинстве случаев, им уступаем. У нас гораздо меньше вкусовых, обонятельных, тактильных рецепторов, обилием которых может похвастаться не один другой вид. Зрение и слух работают только в определенно заданных ограниченных диапазонах. Мало того, наша печень по сравнению с другими млекопитающими (кроме обезьян и морских свинок) не вырабатывает витамин C, соответственно, его нужно постоянно добывать и восполнять в организме. Так что же позволило нам стать "царями", каким особенным арсеналом для выживания нас наградила природа? Ответ очевиден — развитым мозгом. Ведь, по существу, животных мы оцениваем по уровню интеллекта. А что такое мозг, если объяснять суть простыми обычными словами? Это мощный вычислительный биологический механизм, получающий информацию с различных источников: датчиков-рецепторов, способный к ее анализу и обработке, имеющий память. На данный момент мы подходим к тому временному этапу, когда именно с нашей помощью рождаются более совершенные системы, чем мы, называть их можно по-разному: роботами, компьютерами, машинами с искусственным интеллектом и т.п. — в любом случае подразумеваются совершенные механизмы. Изначально компьютеры, которые выполняют функцию мозга в технике, были предназначены для вычислений, но постепенно человек наделил их более совершенными алгоритмами, и это развитие идет дальше. Множество ученых сходится в том, что на приобретение роботами мозга уровня муравьиного должно потратиться несколько десятилетий, хотя суждений множество, как и самих подходов, существует мнение, что уровня муравьиного искусственный разум достиг. В любом случае, техника развивается намного быстрее, чем биологические эволюционные процессы, мало того, она экономит очень много времени на обучении. Например, человек, рождаясь ребенком, тратит на это самое обучение часть жизни, а потом продвигает науку дальше. Компьютерам это не нужно, поскольку все программы, изобретенные ранее, априори закладываются в них сразу. Не секрет, что научно-технический прогресс избавил человечество от рабовладельческого строя, что, на самом деле, произошло совсем недавно, например, в России чуть менее 150 лет назад. Техника заменила людей во многих сферах их деятельности, а также не секрет, что сейчас мы создаем более совершенный подвид, который с определенной долей вероятности может придти на замену нашему. Спорное заявление? Давайте рассмотрим данную тему.

Распознавание… образов

Тут мы как раз рассмотрим не распознавание изображений, о котором пишут очень много, а распознавание образов, и позже вы поймете, почему введено такое разграничение. В качестве примера возьмем обычное дерево. Человек, глядя на него, может без особых проблем определить, во-первых, что это дерево, во-вторых, узнать его породу, в-третьих, примерный возраст и сезонное состояние. Сможет ли это с такой легкостью сделать робот? Ведь каждое дерево имеет свою индивидуальную форму ствола, веток (их количество), высоту и т.п. У человека при распознавании этого объекта имеется некий образ, в рамках которого содержится множество данных, полученных как в процессе обучения, так и реального общения с данными природными формами. А робот сможет отличить дерево от столба, или от здания неподалеку? Вопрос спорный. Но достаточно решаемый. У роботов это может происходить по-другому, очевидны два пути:

• Чисто технический. Многие понимают, что робот «обвешивается» множеством датчиков, по результатам данных с которых производит собственный анализ, выводы могут быть неоднозначными.
• «Очеловечивающий». На самом деле, человек может поделиться с роботами/компьютерами не только алгоритмическими моделями своего мышления, но и «собственной памятью», научить их образному и ассоциативному мышлению.

Второй вариант выглядит наиболее перспективным, с той точки зрения, что таким образом достаточно легко создать самообучающийся искусственный интеллект. То есть, именно этот момент, вернее, его практическое отсутствие, является сдерживающим фактором для развития технического разума, и заставляет его пока полностью зависеть от людей. Данный вопрос очень многогранен, и зачастую имеет и философский окрас. Можно ли заменить все присущее человеку математикой и точными науками, а если да, то зачем это делать? И стоит ли играть с такой «опасной игрушкой»? Но на самом деле, без робототехники остановится и наше развитие. Например, мы не сможем совершенствовать производственные процессы, в том числе и производства пищи, осваивать и оптимизировать для жизни новые территории, справляться со многими природными катаклизмами, или хотя бы предупреждать их, увеличивать продолжительность человеческой жизни, гарантировать ее большую безопасность и так далее. Для всего этого необходимо наращивать разум наших технических помощников, то есть, как говорится, есть глобальная философия, а есть и реальная практика и жизненные необходимости. Понятно, что это дело нужное. Но с чего стартовать? Достаточно интересный подход к происходящему можно увидеть у Robotic Life Group в MIT Media Lab, которые поставили за основу новую философскую концепцию в своих разработках: роботы не должны быть похожи на собак, кошек или людей, у них должна быть собственная внешность. Другими словами, это отдельный формирующийся подвид. А начинать нужно с того, чтобы как минимум заставить робота понимать человеческую речь, так как ее понимаем мы, и заставить общаться на равных. Возможно ли это? Был такой весьма разносторонний ученый Жан Батист Жозеф Фурье, который помимо своих основополагающих для современной науки математических открытий занимался различными интересными вещами, и, например, при Наполеоне был губернатором Нижнего Египта. Именно тогда Фурье поставил перед собой задачу расшифровать древнеегипетские иероглифы, что ему не удалось. Ученый отметил бесперспективность данного направления, заявив, что лингвистика не подвластна математическому анализу. Как показало время, он оказался не прав, поскольку его ученик опроверг сказанное, выпустив грамматику древнеегипетского языка. То есть, на язык математики и других точных наук можно перевести очень многое из «человеческого».

Практические опыты

Перед тем как перейти к конкретным описаниям существующих моделей, позволим себе разобраться немного внутри происходящего, провести демонстрационные опыты. И их описание может натолкнуть вас на определенные полезные мысли. Приступим… Мозг робота — компьютер, от этого и будем отталкиваться. В принципе, проведенные опыты может проделать и развить дальше любой студент технического вуза, склонный к программированию. За основу исследования возьмем утверждение, что чтобы компьютер понимал человеческую речь, необходимо преобразовать ее до уровня понятных (!) машине основ. Что компьютер может, говоря грубо, «осязать», воспринимать как нечто вещественное? Очевидно, что информацию, поток поступающих данных. Подключили видеокамеру, он может сказать: «Я вижу», микрофон — «Я слышу». Для опыта использовались бинарные (двуцветные) изображения, на которых располагались простейшие буквы А, Б, В, Г, Д, Е, О и т.п. Изначально ваш покорный слуга хотел использовать видеокамеру и карточки с буквами, чтобы компьютер смог их угадывать, но все полученные изображения с видеокамеры потом все равно преобразуются в некий графический файл в бинарном представлении, после чего анализируются. То есть, мы упростили все до использования бинарных файлов изначально и видеокамеру не использовали. В итоге нами самостоятельно была написана программа-алгоритм, с помощью которой в бинарном изображении можно было угадать некую букву. Сделать это оказалось не так сложно, хотя сам алгоритм описать все-таки стоит. Для каждой из букв была составлена определенная математическая модель, которая хранила в себе информацию об их структуре, могла ее масштабировать, менять угол наклона, пропорции и т.п. В результате, чем лучшим было соответствие модели и представленной на картинке буквы (там считаются проценты по пяти критериям соответствия), тем большая вероятность того, что это и есть та или иная буква. Дальше пошли опыты с образным мышлением. Мы сделали бинарные картинки с различными фигурами и т.п., и заставили компьютер анализировать, делать так, чтобы он выдавал фразы типа: «Эта фигура похожа на букву А». Так, например, программа прокомментировала изображения треугольника и елки. То есть, как вы понимаете, опыт, на самом деле, очень простой, например, на его практическую реализацию у нас ушло чуть меньше трех дней и неделю «продумки» до этого. Но суть сводится к тому, что образное мышление компьютерному мозгу подвластно. В данном случае ваш покорный слуга начал с букв, хотя, конечно, лучше бы было принимать за базис обычные геометрические фигуры. Теперь вспомним, что подразумевает само слово «анализ». В переводе древнегреческого, а, на самом деле, хоть латинские/греческие термины и считаются современными научными, в древности они обозначали очень простые и очевидные вещи, analysis — это разложение или расчленение. Другими словами, любой сложный объект можно разложить на ряд простых, то есть провести его анализ. Это относится и к описанному выше опыту. Заставив компьютер определять простые геометрические фигуры на уровне сопоставления с имеющимися математическими образами, можно переходить по нарастающей и на более сложные объекты. И проводить их комплексное образное сравнение с тем, что имеется (заложено) в базе. На основе подобных решений можно сделать «очеловечивание» искусственного разума, объяснить ему на простом уровне суть множества понятий и слов, обозначений предметов. А данный пример продемонстрировал, как это можно сделать на старте (один из вариантов). Теперь перейдем к реальным разработкам-2007 и начнем, пожалуй, с…

…Domo от MIT

Это самая свежая разработка из стана Массачусетского Технологического Института. Среди невоенных роботов это одно из самых мощных решений. Для реализации множества уникальных функций Domo используется 12 компьютеров. Domo имеет собственную уникальную внешность, что, как подчеркивалось ранее, является философской идеей MIT, хотя глаза — это видеокамеры, руки — это сложные механические манипуляторы со специальной системой из чувствительных элементов. Например, перед тем как взять какой-либо предмет, робот анализирует его форму, думает, каким образом это лучше сделать, чтобы не уронить, а сами чувствительные элементы функционируют таким образом, чтобы «руки» при захвате не повреждали предмет. Domo может управляться голосом, определять месторасположение некоторых объектов, например, книжной полки, то есть, на самом деле, он может ставить туда книги по просьбе. Также достаточно интересной функцией является определение месторасположения лица человека, в направлении которого робот фокусирует взгляд. Domo является прототипом для последующих поколений домашних гуманоидов-помощников, и, скорее всего, не выйдет в серийный выпуск. Ему нужно многому научиться, в том числе и разговорному общению с человеком. Но начало положено.

RoCo от Robotic Life Group (MIT Media Lab)

Это другая, не менее интересная разработка, созданная в стенах MIT. Продемонстрирована широкой публике она была 9-11 марта на International Conference on Human-Robot Interaction (Международная Конференция, посвященная взаимодействию робота и человека). На счету Robotic Life Group, руководимой весьма незаурядным ученым Синтией Бризил (Cynthia Breazeal), имеется множество популярных разработок, которые наши читатели наверняка видели в научно-популярных фильмах, в том числе и по Discovery Channel. Эти механизмы являются узкоспециализированными и созданы в рамках программы «Общительные роботы» (The Sociable Robots). Речь идет, конечно, об игрушке Leonardo и робо-голове Kismet. Хотя этим деятельность подразделения не ограничивается, поскольку среди их разработок вы можете встретить и робо-полипы, и робо-игрушку в виде плюшевого мишки, которая реагирует на прикосновения и т.п. То есть, в любом случае подразумевается что-то из области взаимного общения различных форм: биологической и технической. RoCo (аббревиатура от A Robotic Computer) имеет внешность… обычного компьютера с ЖКИ-монитором. Только ЖК-дисплей выступает в роли своеобразного лица, механическая подставка для него — шеи, которая может двигаться с некоторыми степенями свободы, а управление этими движениями возлагается на плечи компьютера. Интерактивность общения проявляется в реакции системы на позы и движения человека, сидящего напротив монитора. Был проведен ряд тестов, в которых выяснялось оптимальное расположение монитора относительно человека, решающего на компьютере сложные головоломки, в результате чего определилась некоторая зависимость между усидчивостью, расположенностью к принятию правильных решений и месторасположением дисплея. Итоги тестов планируется применять в педагогике. Помимо прочего, RoCo может анализировать позу человека, и в случае, если она (эта поза) вредна для здоровья, компьютер начинает мотать «головой» из стороны в сторону, тем самым, давая понять, что в таком варианте работать он отказывается. И хотя, данная функция была запрограммирована человеком, Синтия Бризил сделала очень интересный вывод, что компьютер все-таки может манипулировать нами, сказав фразу: «Они в действительности могут нажимать наши кнопки». Интересное заявление неординарного человека. В любом случае мы говорим о появлении нового подвида, который в скорости займет свое место и в природной иерархии. Зарождение произошло, сейчас идет этап становления, обретения разума.

О новом подвиде

Роботехнологии сейчас являются более совершенными по сравнению с человеческими, если говорить об их точности и спектре работы. И речь не о том, что в одном из интервью Владимир Крамник признался, что может стать последним чемпионом-человеком, выигравшим в шахматы у компьютера. Мы сфокусируем свое внимание и на более тривиальных вещах… Например, обладая системой стереовидения, человек может только приблизительно указать расстояние до того или иного объекта. Роботам стереовидение не так и нужно, если они оснащены лазерными или ультразвуковыми сканерами. Это касается и восприятия звуковых волн, определения их источников. Человеку присуща избирательность объектов, например, его внимание в любой момент времени акцентируется на чем-то одном. В психоакустике, так же как, собственно и в кино, вы можете всегда услышать о таком определении как «главный персонаж». Все остальные объекты являются как бы маскирующимися. Это свойство выбрано из природы нашего восприятия окружающего. Роботам это не присуще, они могут следить одновременно за несколькими объектами, хотя приоритет можно им определить заранее. То есть, различий предостаточно. Помимо этого, стоит отметить и тот существенный момент, что очень многое из техники имеет в качестве прототипов другие биологические формы, не имеющие ничего близкого с человеком. Как самый яркий пример — авиация, большая часть алгоритмической базы в которой взята из подводного мира. Для освоения планет разрабатываются робо-пауки и так далее. То есть, конечно, банальная фраза, что техника может принимать абсолютно любые формы, но ведь так оно и есть, и не обязательно делать из них гуманоидов, андроидов и т.п. Идем дальше по примерам…

Подразделение Samsung Techwin

Весьма интересно писать о подразделении фирмы, с торговой маркой и продукцией которой знаком практически каждый россиянин, но не многие знают, что Samsung занимается военными технологиями в том числе. А в качестве примера мы не будем брать артиллерийские орудия ее производства, а рассмотрим модель Security Guard Robot SGR-A1. Реализованная идея достаточно элегантна, по сути, и в принципе востребована, особенно, что касается охраны государственных стратегических объектов, включая пограничные сооружения, военные базы и так далее. SGR-A1 — это робот-часовой, который может устанавливаться на наблюдательные вышки. В нем имеются две системы, одна из которых обеспечивает постоянное наблюдение (радиус действия 4 км днем и 2 км ночью), а вторая предназначена для слежения за целями (радиус действия 2 км днем и 1 км ночью). Данные передаются на командный центр управления. Что интересно в SGR-A1… там имеется специальный слот для огнестрельного оружия, например, пулемета или чего-то более легкого. В принципе, установить SGR-A1 на подвижную гусеничную или колесную платформу, создав, таким образом, робо-солдата, скорее всего, тоже особых проблем не составит.

ViPER от Elbit Systems

Это робототехническое устройство сделано по заказу Israel Defense Forces (IDF). Изначально может показаться, что это обычный миниатюрный робот-обнаружитель взрывчатки/разведчик, коих сейчас выпускается в большом многообразии. Да, и сами размеры, позволяющие носить эту 11-ти килограммовую машину в заплечном рюкзаке, не предвещают никаких опасностей. Хотя, если присмотреться внимательнее, то ViPER оборудован… девятимиллиметровым mini-Uzi, оглушающими и дымовыми гранатами. Специальная движущаяся платформа является трансформируемой, то есть для придания устойчивости могут выезжать дополнительные колеса, соответственно, робот может ездить по лестницам и т.п. Естественно, своего «мозга» не много - все на радиоуправлении.

Robowatch Technologies и Rheinmetall Defence Electronics and Roboterwerk Hubrich

Об однотонной автономной машине-амфибии для военных действий AUG-V8 вы могли прочитать в серии материалов «Евро-роботы» на 3DNews. Только там большей частью обсуждались сами новинки, прототипы будущих устройств. Естественно, множество информации было закрыто, хотя сейчас о AUG-V8 можно узнать более подробно. Сама основа — турбодизельная машина — была разработана в рамках немецкого военного предприятия Rheinmetall Defence Electronics and Roboterwerk Hubrich, у которого ежегодные объемы продаж превышают миллиард евро. «Напичкиванием» электроникой занималась фирма Robowatch Technologies, также известная нашим читателям по роботам-охранникам MOSRO, OFRO и т.п., а более активные люди могли реально пронаблюдать их работу на последнем мировом футбольном чемпионате. То есть данная компания очень хорошо себя зарекомендовала и, естественно, не избежала и военных заказов, у AUG-V8 вы можете встретить практически стандартный набор:

• Для навигации: несколько видов камер, работающих в различных диапазонах, GPS, гироскоп, одометр, три сенсора ускорения, два приемника беспроводной связи, компьютер на базе Linux.
• Для определения и преодоления препятствий: три лазерных (PMD) интерферометра, радар-интерферометр, лазерный сканер, три ультразвуковых сенсора, несколько видов камер, работающих в различных диапазонах.

Sohgo Security Services

Японская Sohgo Security Services выпустила специальных роботов-охранников, которые должны «поступить на службу» в 10 торговых центрах в этом году. 90-килограмовые ReborgQ практически безобидны и выполняют сугубо специализированные функции, в число которых входит наблюдение, сигнализация при возникновении пожаров (система пожаротушения устанавливается опционально) и наводнений, все это входит в рамки патрулирования по определенно заданному периметру. Помимо этого данный робот оснащен справочной системой, его можно поставить на вход, где он с помощью встроенного кард-ридера будет осуществлять контроль доступа и идентификацию личности, также предполагается наличие RFID-ридера. Управление происходит дистанционно с места оператора-человека. Все кажется безобидным, а множество дополнительного оборудования может устанавливаться опционально по желанию заказчика. Но нельзя не вспомнить предшественника ReborgQ в этом сегменте, который таким безобидным не был. Речь идет о RobotX от корпорации Secom. Помимо всего прочего, он предназначен и для дезактивации злоумышленников, то есть данная система рассчитана на преследование, имеет дымовую пушку и яркий прожектор для дезориентации. Он более автономен, то есть, самостоятелен в принятии решений по сравнению с тем ReborgQ.

Техно-… versus био-…

Если возвращаться к дословному переводу с древнегреческого, но на этот раз слов «техно-» и «био-», то мы противопоставляем человеческое мастерство (techne) жизни (bios), сформированной в рамках природы. И это противостояние родилось не сейчас, а гораздо раньше, наверное, с появления человека разумного. Многих, конечно, интересует история, близкая именно к идее роботов. На самом деле, анализируя результаты множества исследований, можно утверждать, что она стартовала в I веке н.э. с изобретений такого ученого-практика как Герон Александрийский. Конечно, до этого было множество мифов о механических людях, например, «медном человеке» Талосе, но Герон Александрийский являлся первым, кто сделал реальные и работающие механизмы, оставил после себя множество схем-чертежей, по которым и сейчас можно собрать реально действующие модели. Этим, он, кстати, отличается от Леонардо да Винчи, по чертежам которого собирается и функционирует, мягко скажем, далеко не все. Хотя, мы говорим о двух гениях. Герон Александрийский выполнял заказы для весьма денежных клиентов - военных, религиозных учреждений, заведений шоу-бизнеса (ими, как известно, тогда были театры). На данный момент вы и сейчас можете наблюдать изобретения Герона, опуская монету или жетон в какой-нибудь автомат (это он изобрел для продажи святой воды в храмах), входя в автоматически раздвигаемые двери (тоже для храмов), глядя, как в боевиках стреляют из автоматов (автоматически перезаряжаемый арбалет), увидев автоматически выезжающие декорации в театре. Мало того, Герон изобрел прототип паровой турбины, правда, о ней вспомнили практически через 15 веков. А использовал ученый для всего очень простые и очевидные объекты - силу тяжести, энергию пара, давление жидкости. То есть, электричество ему было не нужно. Также Герона можно по праву считать зачинателем программирования. Например, его декорации могли въезжать на сцену и уезжать оттуда. Это делалось с помощью груза, прикрепленного к намотанной на деревянный вал веревке. Намотана она была в разные стороны, для чего был предусмотрен специальный колышек на середине вала. То есть при выезде веревка разматывалась до него, потом кто-то на сцене вынимал колышек, и декорация катилась обратно. Потом Герон создал целый механический театр, основанный практически на том же принципе — использовании силы тяжести (в чаши постепенно насыпалось зерно либо металлические шарики), веревок и т.п. Сам спектакль был посвящен Троянской войне. Все персонажи являлись механическими, а сцен в спектакле было предусмотрено девять, они полностью сменяли друг друга, согласно загруженной хронологии. Мало того, Герон предусмотрел и звуковые спецэффекты. Говоря современным языком, все это можно сравнить с серьезной компьютерной программой. Были и более простые вещи, например, в периоды перед войнами люди обращались в храмы для предсказаний будущего. Герон создал автоматического оракула. Обращаясь к нему с вопросом, человек поворачивал колесо, после чего механическая птица могла залиться трелью (положительный ответ) либо нет. Ответ зависел от жреца, который всем управлял. Хорошо, что Герон не додумался до идеи игровых автоматов, а то Александрия как минимум бы сейчас напоминала Лас-Вегас. Что касается движущихся человекоподобных фигур, в качестве них служили статуи богов в храмах, которые приводились в движение с помощью пара. Это тоже изобретение Герона. Кстати, кто любит смотреть мультфильмы либо наблюдает их вместе с детьми, то знает такого персонажа как Механикус в диснеевском сериале про Геракла. Механикус, то есть «механик» — это было прозвище Герона Александрийского. Такая интересная история. Дальше следует переметнуться к более близким временам. Появились паровозы, самолеты, самоходные машины, а в середине-конце 18 века люди начали активно увлекаться идеей механических человекоподобных монстров. Это были всевозможные люди-паровозы (SteamMan), которые могли таскать за собой телеги и т.п. Было несколько механических солдат, которые якобы принимали участие в реальных сражениях, захватывая артиллерию противников, путешествовали по миру и так далее, о чем пестрели страницы множества газет. Давались фотографии, рисовались комиксы, придумывались истории. Хотя, на самом деле, эти «изобретения» были муляжами-куклами, реального не было ничего. А в реале, другой великий человек Генри Форд создал мощнейшее в мире производство автомобилей, придумал конвейер и так далее. А последующая история нашим читателям более-менее знакома. На данный момент роботы — это большей частью специализированные механические устройства, управляемые компьютерами и запрограммированные на выполнение определенных операций. В последнее время они начали сильно интересовать военных, мало того, роботы начали действительно вооружаться и представлять реальную угрозу.

В завершение

Как видите, ситуация более чем интересная для аналитики, и человеческое мастерство (техно) с прошлого века стало значительно опережать темпы развития природной эволюции (био). Это приведет к созданию собственных собратьев по разуму. И, кстати, в этом плане кажущиеся наивными законы Айзека Айзимова являются не такими уж и из области романтики. С одной стороны, можно вспомнить высказывания Эйнштейна: «Я не знаю, чем будут сражаться люди в третьей мировой войне, а в четвертой, точно — палками и камнями», а с другой - ныне считающуюся ошибочной биологическую теорию Дж. Брокки (броккизм), который считал, что все виды животных (или растений) на Земле стареют и вымирают, как и одна особь. То есть, выполняют свою функцию в рамках эволюции и уходят. Посему сейчас, закладывая во что-то разум, человек должен продумать варианты дальнейшего мирного сосуществования с тем, что изобретает.