12 июня в Бразилии стартует чемпионат мира по футболу. Пусть родиной футбола считается Англия, но истинная футбольная страсть живет на родине Пеле, лучшего игрока столетия по версии международной федерация IFFHS. Открытие чемпионата, которое будут смотреть миллионы людей по всему миру, обещает стать незабываемым зрелищем. Сюжет церемонии держится в тайне, но о некоторых деталях уже стало известно. Главная новость: первый удар по мячу, символизирующий начало чемпионата, нанесет парализованный бразильский мальчишка, который в обычных условиях не может даже ходить. Он наденет экзоскелет, который позволит ему победить недуг. Действия ног будут управляться с головного шлема, отпечатанного на 3D-принтере. Жест, по замыслу организаторов, будет символизировать победу разума и силы воли.
Экзоскелет разработан международной командой инженеров и дизайнеров в рамках проекта Walk Again («Научись ходить заново»), который проводился в Университете Дьюка (США). Для многих это станет первой публичной демонстрацией робота, управление которого ведется не от программы, а с использованием нейросигналов, посылаемых головным мозгом. Роботы сегодня активно проникают в обыденную жизнь. Они больше не являются простыми исполнителями для несложных операций. В галерее Forbes — 9 ярких примеров.
Робот-исследователь Pinokio
Разработчик: Shanshan Zhou, Adam Ben-Dror и Joss Doggett, Университет Виктории (Новая Зеландия)
На первый взгляд Pinokio — обычная настольная лампа с немного массивным основанием. Этот аппарат создан на факультете индустриального и медиадизайна Университета Виктории в Новой Зеландии. Лампа, шесть встроенных сервоприводов, которые приводят ее в движение, камера. Все это собрано для того, чтобы понять, как научить робота человеческому общению.
Pinokio умеет распознавать и отслеживать лица, следить за их движением, отвечать взаимностью, когда на него обращают внимание. Если попробовать выключить его, он нажимает на переключатель обратно, показывая, что не наигрался. Pinokio слышит звуки, поэтому пробуждается автоматически, когда происходит что-то необычное. Он всегда следит за вами и старается предугадать намерения. Если вы собираетесь с ним поиграть, он принимает игру и демонстрирует повышенное внимание.
Разработчики считают, что без умения общаться роботы никогда не смогут войти в повседневную жизнь людей настолько плотно, как, например, домашние животные. Поднятие тяжестей, воспроизведение звуков, уборка — все эти умения нужны, но недостаточны. Когда роботы станут тиражироваться массово, люди будут выбирать те модели, что наделены «чувствами». Проект Pinokio — это стремление научиться понимать чувства людей, реагировать на них так, чтобы людям было легко и приятно общаться с роботом.
Промышленный робот Baxter
Разработчик: Rethink Robotics
На первый взгляд, робот Baxter весом 150 кг мало отличается от обычных промышленных роботов. Он имеет две «руки» и развитые сервомеханизмы для их управления, что позволяет переносить детали с места на место, переворачивая, закрепляя и вращая их. Такие модели можно встретить на современных машиностроительных предприятиях, но Baxter — особый случай.
Прежде всего, он безопасен для находящихся рядом людей. Расположенная в «голове» робота камера мгновенно реагирует на появление людей поблизости. Встроенные в корпус ультразвуковые датчики контролируют участки, которые могли выпасть из поля зрения камеры, обеспечивая дополнительную защиту. Захваты механических рук, крепко удерживающие деталь, автоматически отпускают «клешни», если в поле захвата попадает «инородное тело».
У робота Baxter есть еще одна замечательная особенность: он обучаем, и для этого не требуется написания каких-либо программ. Все требуемые манипуляции выполняются вручную: оператор плавно перемещает руки робота и показывает, где будут находиться заготовки и что с ними надо делать. Baxter автоматически запоминает все задачи и отыскивает детали на столе, даже если они рассыпались из заготовленной кучки. В этом ему помогают собственный «интеллект» и машинное зрение: у Baxter есть «камеры-глаза» не только в области «головы», но и в руках. Сила захвата регулируется автоматически, позволяя работать даже с хрупкими заготовками.
Базовая цена Baxter — $25 000. Дороговато, чтобы держать такого «помощника» в доме, но интеллект робота продолжает расти. Возможно, в будущем вся тяжелая физическая работа по дому будет переложена на плечи «бакстеров».
Робот-друг KiBo v.3.0
Разработчик: Институт науки и технологии Южной Кореи, (Korean Institute of Science and Technology)
Робот KiBo, разрабатываемый в Южной Корее, создан для того, чтобы научиться быть вашим другом. KiBo v.3.0 — это продолжение серии роботов KiBo и KiBo v.2.0, выпущенных в 2005-м и 2007 годах соответственно. Новый двуногий KiBo v.3.0 имеет рост 120 см и вес 48 кг. Это плод исследований в области развития коммуникационных навыков в роботостроении, которые проводятся в Южной Корее на протяжении последних десяти лет. KiBo уже научился эмоционально реагировать на общение с людьми.
Главным «сенсором» является бесконтактный игровой контроллер Kinect. Точно такой же применяется для игровой консоли Microsoft Xbox 360. Но у KiBo 3.0 есть и другие сенсорные возможности: ультразвуковые датчики, которые регистрируют расстояние до ближайших предметов, а также видеокамеры, «смотрящие» на пол и в потолок, чтобы робот мог правильно двигаться и ориентироваться в пространстве.
KiBo 3.0 способен следовать за вами, реагировать на голос, распознавать лица. Мимикой он «пародирует» эмоции человека, с которым общается в настоящий момент. Он умеет двигать глазами, моргать ресницами, шевелить губами. И делает это так естественно, что у зрителей создается эффект осмысленности эмоций. Также он учится понимать, как человек реагирует на присутствие робота, и старается преодолеть ту грань, что разделяет естественный и искусственный интеллект.
Робот даже умеет танцевать в паре с другими KiBo. Он понимает, что такое рукопожатие, умеет дарить цветы и подарки и очень любит обниматься.
Роботы-астронавты Kirobo и Mirata
Разработчик: Dentsu, Robo Garage, Toyota (Япония)
Главной целью создания Kirobo и Mirata была подготовка сеанса голосового общения, который должна была состояться на борту Международной космической станции. Робот-астронавт получил имя Kirobo, его наземного дублера назвали Mirata. Это близнецы-братья: рост 34 см, вес — около 1 кг. Миниатюрные «астронавты» разговаривают на японском языке, умеют распознавать и понимать естественную речь, разговаривают, собирая фразы из заложенных в них вербальных заготовок.
Помимо голосового общения, они ведут видеозапись всего происходящего вокруг них. Роботы также способны распознавать лица и предоставляют человеку полезную информацию, стремясь создать благоприятный эмоциональный фон.
Социальные функции общения — это только часть проекта Kibo Robot. В процессе подготовки к космическому полету Kirobo и Mirata прошли полную проверку на работоспособность. Они работали в условиях повышенных акустических шумов, электромагнитных полей, гравитационных нагрузок, в вакууме, при повышенных и пониженных температурах, на вибростенде, при резком падении напряжения электропитания. Была проведена проверка на совместимость программных модулей, на возможность замены электрических плат, на пиковые электрические нагрузки. Создавая по сути игрушку, японцы отработали весь комплекс мер, необходимых для разработки «космического» робота, заодно превратив роботостроение в национальную идею, которой гордятся рядовые японцы.
21 августа 2013 года японский робот по имени Kirobo встретился на борту Международной космической станции с японским астронавтом Коичи Вакато (Koichi Wakata) и стал первым в мире роботом, который сумел произнести в космосе связную речь.
Робот-художник Paul
Разработчик: Патрик Трессе (Patrick Tresset), Франция
Изучение основ творчества стало темой научного проекта AIKON, которой увлекся Патрик Трессе, французский художник. Это произошло 10 лет назад в лондонском университете Goldsmiths. Результатом проведенных работ стал робот Paul — механическая рука, умеющая рисовать портреты.
Процесс выглядит просто: человек садится напротив камеры, она сканирует его лицо, и «рука» Paul, в захвате которой помещен карандаш или авторучка, начинает рисовать портрет, проводя многочисленные штриховые линии. Каждый портрет получается индивидуальным, он не выглядит перерисовкой с эталона, где просто изменены пропорции лица. Это не автомат, который рисует шаблонами, выдавая скучные «неживые» картины. В портретах Paul чувствуется стиль.
«В детстве я увлекался программированием. Потом учился на художника, и моя последующая работа не была связана с компьютером. Но пришла болезнь — маниакально-депрессивный психоз. Она лишила меня возможности рисовать самому, но подтолкнула к компьютерам. Так был создан «протез», который способен сделать рисунок вместо меня», — рассказывает Патрик Трессе о своем проекте.
Создавая Paul, Патрик стал искать приемы, которые помогают рисовать вручную, чтобы автоматизировать их. Робот не просто проводит линии, а делает это художественно. Патрик старается понять: как после изучения модели, лица, взгляда, мимики, создается художественная картина? Как собранная информация преобразуется в движения кисти? Это вкладывается в «интеллект» робота.
Робот-экскурсовод RoboThespian
Разработчик: Вил Джексон (Will Jackson), Великобритания
Идея робота RoboThespian проста до тривиальности: робот должен быть похожим на человека, и его главная задача — «коммуницировать» с ним. Результат нравится всем: от посетителей выставок до обычных прохожих. Если робот вдруг краснеет или говорит что-то вслед, неожиданно, но метко, то это привлекает внимание и не может не радовать. Смысл RoboThespian, сделанного английским инженером Вилли Джексоном, — дарить людям радость и внимание.
RoboThespian умеет многое. Например, запоминать и узнавать уже знакомые ему лица, даже если те находятся в толпе. Робот знает ответы на многие вопросы и с радостью делится накопленной информацией. Он понимает разные вопросы, которые ему задают, и находит на них правильные ответы. Робот умеет даже петь, если ему скучно или он хочет произвести впечатление на окружающих.
Первая модель RoboThespian была выпущена в 2006 году компанией Engineered Arts Ltd., которую Вил Джексон основал за два года до этого. Его робот предназначался для местного театра механических игрушек Eden — потребовалось заменить экскурсовода, которому приходилось из раза в раз повторять заученный текст посетителям павильона. Чтобы сделать это действие более привлекательным, и был сделан симпатичный робот.
Идея понравилась посетителям театра, RoboThespian получил известность. Четыре года спустя компания выигрывает контракт NASA на $124 000, обойдя именитых конкурентов из США и Японии. Требовалось установить робот в космическом центре имени Джона Кеннеди во Флориде, чтобы приветствовать посетителей. Это стало началом бурного роста мировой известности RoboThespian.
Робот изначально рассматривался создателями как развлечение. Однако даже несмотря на его достаточно высокую цену ($83 400), идея проекта получила в последние годы неожиданное продолжение: RoboThespian стали закупать университеты для развития технологий общения робота и человека.
Робот-рояль Yamaha Disklavier
Рояли Yamaha можно встретить на самых престижных сценах мира. Однако Yamaha Disklavier — необычная модель. Разница в том, что наряду с традиционными технологиями акустической механики здесь нашли воплощение интерактивные, цифровые технологии робототехники.
Слева под клавиатурой Yamaha Disklavier располагается специальный блок. Там есть кнопки, небольшой дисплей, CD-привод, USB-порт. Внутри рояля размещены многочисленные датчики, которые отслеживают не только нажатия на клавиши и педали, но и скорость оказываемого давления.
Самая простая роботизированная функция, реализованная у Yamaha Disklavier, — возможность записать исполняемое на рояле произведение, а потом с точностью до нюансов воспроизвести запись. Параллельно робот демонстрирует нажатия на клавиши, хотя за роялем в этот момент никто не сидит. У слушателей, находящихся рядом, возникает эффект присутствия: они слышат реальный «живой» звук и видят, как это происходит физически.
Возможности Disklavier не ограничиваются этим. Преподаватель, например, Джульярдской школы в Нью-Йорке может проводить дистанционно мастер-классы для учеников в Москве или Токио, не покидая родного города. Преподаватель будет видеть у себя на рояле в Нью-Йорке, как играют ученики, будет слышать, как они исполняют произведение в точности, как если бы они находились рядом с ним.
Модульный робот Roombots
Разработчик: Biorobotics Laboratory, EPFL (Швейцария)
Что такое адаптивная фурнитура? Это изделия для дома, которые могут изменять свой вид в зависимости от желания пользователя или требуемой функциональности. Например, сначала это стул, который легко преобразуется в стол. Возможность трансформации заложена в том, что объект собран из отдельных блоков, управляемых «роботоконструктором», который сам состоит из тех же самых блоков.
Теперь, если нужно передвинуть стол в другое место, то его вовсе не следует поднимать — ножки стола могут сами превратиться из опор во вращающимися «колеса», которые легко перевезут весь стол в новое место. Если же надо дополнительно переместить большой ящик в новое место, то стол может автоматически «разделиться» на части, из которых выстроятся «ножки сороконожки» — они перевезут ящик в новое место, а потом снова соберутся в оригинальный стол.
Главный элемент робота Roombots — это специальная конструкция шарообразной формы со скошенными краями, которая имеет три оси вращения. На краях «кубиков» имеются специальные выдвижные захваты, которые предназначены для сцепления.
Конструкция в сборе имеет двойной «интеллект». Во-первых, «думающим» является каждый входящий в нее блок по отдельности — он сам выбирает, какой гранью цепляться с соседями и вращением вокруг какой оси осуществлять перемещение. Второй центр «интеллекта» может находиться вовне или внутри конструкции — он позволяет управлять разрозненными действиями каждого блока, координируя их ради поставленной цели. Фактически Roombots — это «кирпичики» для построения всего, что угодно, при этом они обладают собственным «интеллектом».
Как написал Мишель Уэльбек, клонирование – это способ добиться бессмертия. Клон порождает собственный клон, и таким образом «оригинальная жизнь» продолжается, попутно приобретая нужные в новых условиях свойства и уничтожая то, что стало бесполезным и вредным раньше. Roombots – это первый шаг на пути развития такой концепции в строительстве роботов.
Конструктор роботов Lego Mindstorms EV3
Разработчик: Lego Group (Дания)
Lego Mindstorms можно называть детским, потому что он рассчитан в первую очередь на детей. Это набор сопрягаемых деталей, традиционных «кирпичиков Lego», который дополнен всевозможными механизмами и электронными блоками. Имея такие детали в своем распоряжении, ребенок может собрать не просто уникальную игрушку, а получить настоящего программируемого робота.
Концепция Lego Mindstorms была впервые представлен компанией в 1998 году. В 2006 году была выпущена первая модель конструктора Lego Mindstorms NXT 1.0, в 2009-м появилась вторая версия, а в 2013-м стала доступна нынешняя модель — Lego Mindstorms EV3.
Дети сначала собирают готовые проекты, используя предоставленные инструкции. Они собирают модель, которая умеет ходить, разговаривать, даже думать, если учесть, что внутри нее заложены соответствующие программы. Когда первый этап освоен, дети начинают обучаться тому, что называется интерфейс программирования. С его помощью они могут адаптировать готового робота к новым задачам. Выбирая нужные пиктограммы, ребенок добивается поставленной цели: настраивает скорость реакции механизмов, управляет скоростью вращения шестерен, добивается нужного числа оборотов вращения двигателей. Ему достаточно просто вводить числа.
Дальше начинается ветвление. Одни повзрослевшие дети выбирают направление дизайна: они создают новые модели роботов, подбирают для них необходимые механизмы. Другие «будущие» разработчики совершенствуют свои ранее созданные разработки, используют языки программирования Java или Basic. В результате Lego Mindstorms теперь можно встретить на первых курсах некоторых университетов, где на их базе появились автоматизированные лабораторные стенды и студенты изучают основы динамики, термохимии и других прикладных наук.