«Робототехника –новые проблемы человечества или благо цивилизации?»

Муниципальное образовательное учреждение «Центр образования «Тавда» - Средняя общеобразовательная школа №17»

«Робототехника –новые проблемы человечества или благо цивилизации?»

Выполнила ученица 8А класса

Маркина Алена

Руководитель:

учитель информатики Сироткин Владимир Алексеевич

Саранск, 2017

СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………………………………………………………	3стр.
1 Философская концепция понятия «Робот». Основные идеи про слеживающиеся в фантастической литературе…………………..	5стр.
2 Современный уровень развития робототехники. Экономическая и социальная эффективность внедрения робототехники. Проблемы, связанные с роботизацией….…………...	9стр
2.1 Использование роботов в современной технике и в обществе…………………………………………………………………..	9стр
2.2 Основные области науки и техники, задействованные в робототехнике…………………………………………………………….	20стр
2.3 Проблемы, возникающие в связи с использованием робототехники…………………………………………………………….	22стр
Заключение…………………………………………………………	27стр
Список литературы……………………………………………..………………….	30стр

Введение

Научно-технический прогресс предоставляет человечеству большие возможности для дальнейшего развития, достижения науки и техники существенно облегчают жизнь человека. Возможность получения атомной энергии позволяет решать энергетические проблемы многих стран, использование современных автомобилей, высокоскоростных поездов и самолетов существенным образом повышают мобильность человека, глобальная телекоммуникационная сеть Интернет коренным образом изменила весь уклад жизни человека, затронув и экономику, и финансы, и общественную жизнь.

Цель работы: исследовать уровень развития робототехники в России и за рубежом, выявить основные перспективные направления робототехники, оценить возможные социальные последствия внедрения робототехники в различные сферы общественной жизни.

Перед нами стояли следующие задачи:

1. На основе анализа литературных источников и ресурсов Интернета сформулировать основную философскую концепцию развития робототехники.

2. Сделать обзор по основным областям применения роботов в промышленности, науке и технике, в социальной сфере.

3. Определить, какие области науки и техники являются базой для развития робототехники, какие учебные заведения России готовят специалистов по робототехнике, и насколько это направление перспективно.

4. Сравнить уровень развития робототехники в Японии, в других экономически развитых странах и в России.

5. Сравнить экономическую и социальную выгоду и риски, связанные с внедрением робототехники.

Актуальность исследования: по оценкам экспертов в XXI веке общество будет испытывать недостаток в грамотных технических специалистах, поэтому профессиональная ориентация молодежи на приобретение технических специальностей является актуальной задачей.

Объект исследования – современный уровень развития робототехники.

Предмет исследования – социально-экономическая эффективность и риски внедрения робототехники.

Методы исследования: теоретический анализ и синтез, сравнение, аналогия, анализ научной, научно-технической, научно-популярной литературы по проблеме исследования.

Тип проекта: познавательно-исследовательский

Практическая значимость исследования: работа является дополнительным материалом к теме "Информационные процессы в обществе и технике" учебного курса "Информатика и ИКТ" и может быть использована учащимися 8-х классов при подготовке домашнего задания, мини-сообщений по указанной теме.

1. Философская концепция понятия «робот». Основные идеи, прослеживающиеся в фантастической литературе

Негативное воздействие человеческого фактора при эксплуатации автомобилей, поездов и самолетов приводит к человеческим жертвам. Только на дорогах США в автомобильных авариях ежегодно гибнут пятьдесят тысяч человек. Ученые и инженеры создают блага, которые могут обернуться против людей. Когда-то люди мечтали о ковре-самолете, и эта сказка стала былью. И в греческой мифологии, и в сказках многих народов мира витала идея использования умного, бесстрашного, не знающего усталости помощника, который мог бы выполнять за человека его работу. Идея искусственных созданий впервые упоминается в древнегреческом мифе о Кадме, который, убив дракона, разбросал его зубы по земле и запахал их, из зубов выросли солдаты, и в другом древнегреческом мифе о Пигмалионе, который вдохнул жизнь в созданную им статую – Галатею. Чертёж человекоподобного робота был сделан Леонардо да Винчи около 1495 года. Предполагалось, что его механический рыцарь может сидеть, раздвигать руки, двигать головой и открывать забрало. Дизайн рыцаря был основан на анатомических исследованиях Леонардо. Но неизвестно, пытался ли он построить робота.

Развитие научно-технического прогресса позволило человеку подступиться и к реализации этой мечты. Робототехника, пока еще не очень уверенно, входит в жизнь человека. Попробуем разобраться, какие перспективы у этого направления, к каким последствиям может привести широкое и повсеместное применение робототехники.

Рассмотрим философскую концепцию понятия «робот» на примере творчества двух писателей-фантастов: Карела Чапека и Айзека Азимова. Писатели не очень хорошо понимают технические тонкости устройства роботов, но очень хорошо представляют себе моральные аспекты взаимодействия человека и человекоподобной машины.

Карел Чапек – один из самых известных чешских писателей XX века, работавший в жанрах драматургии, сатиры и научной фантастики. Именно он впервые ввел в обиход слово «робот», создав его из словенского «robota», что означает «тяжелый каторжный труд», «барщина». В 1920 году Чапек написал пьесу «R.U.R.» («Rossumovi Univerzální Roboti»). Пьеса была поставлена в театре в 1921 году, и в наши дни переведена на множество языков. В тексте пьесы сконцентрированы все основные темы и мотивы, которые вот уже на протяжении почти ста лет в тех или иных интерпретациях муссируют фантасты и с энтузиазмом, опаской и слепой верой воплощают роботостроители. Этих тем всего пять:

• Люди создают много машин, похожих на себя (роботов).

• Люди наделяют роботов «человеческими» свойствами.

• Роботы выходят из-под контроля людей.

• Роботы уничтожают людей.

• Люди побеждают роботов.

Жизнь отдельного человека как личности в европейско-христианской системе ценностей оказалась эфемерной субстанцией. Человек нужен только для выполнения определенных функций, которые придумывают для него другие люди. И все это брожение в умах европейской интеллигенции аккуратно ложится на плодородную почву интенсивного развития науки и промышленного производства, образования концернов и конгломератов, монополий и магнатов, баснословных прибылей и беспросветной бедности…

Начитавшись книжек, самый умный робот вполне конкретно выразил желание несметного числа себе подобных: «Я не стану работать на вас… Вы не как роботы. Не такие способные, как роботы… Вы только приказываете. Я не желаю иметь над собой господ. Я сам все знаю». В результате умелые, бесстрашные, выносливые человекоподобные машины получили наделенного «образованием» вожака. Роботы объявляют человека вне закона и уничтожают всех людей на земле, оставив только одного архитектора, который работал наравне с ними.

Рассказывая о роботах – в литературе, кино, мультипликации – создатели произведений вот уже на протяжении почти ста лет так или иначе все равно попадают в круг тем, заявленных в 1920 году Карелом Чапеком. Люди дали роботам разум, но не дали мудрости, научили прагматичному труду, но не смогли научить культуре.

Еще более глубоко и подробно описал возможные перспективы и проблемы робототехники американский писатель-фантаст Айзек Азимов. Азимов полагал, что роботы – это не проклятая богом святотатственная имитация жизни, а всего лишь высокоразвитые машины. Машина не может выступить против своего создателя, если она правильно сконструирована. В роботах могут и должны быть созданы защитные устройства, которые позволят предотвратить нанесение возможного вреда человеку. По мере написания А. Азимовым рассказов о роботах идея об устройствах, обеспечивающих безопасность людей, превратилась в «Три закона роботехники» (термин «роботехника» принадлежит Азимову). Впервые эти три закона были описаны в рассказе «Хоровод» и выглядят следующим образом:

1. Робот не может причинить вред человеку или своим бездействием допустить, чтобы человеку был причинен вред.

2. Робот должен повиноваться всем приказам, которые отдает человек, кроме тех случаев, когда эти приказы противоречат Первому закону.

3. Робот должен заботиться о своей безопасности в той мере, в какой это не противоречит Первому и Второму законам.

Писателей-фантастов волнует вопрос, насколько искусственный интеллект может приблизиться к естественному, и может ли он его превзойти? Внешне робот не обязательно должен быть похож на человека. В промышленности используются «умные» механизмы, похожие всего лишь на руку человека. Но человеку свойственно одушевлять различные предметы и природные явления. На стыке механики, биологии и медицины стало возможно создание искусственных суставов, конечностей. Но даже с искусственно созданными частями тела человек все равно остается человеком, потому что самым главным его органом является мозг. В прошлом три фундаментальных достижения в области коммуникаций: речь, письмо и книгопечатание, – полностью изменили все области жизни человека. Сейчас можно говорить о четвертом достижении, не менее важном, чем первые три, – о компьютере. Искусственный «мозг» будет основываться на интегральных микросхемах. Уже сегодня «электронный мозг» во многом превосходит человека по скорости и точности вычислений и обработки информации в целом. С каждым днем компьютеры становятся все эффективнее в выполнении простых однообразных задач с ближней перспективой, и их «мозг» развиваться именно в этом направлении. Уже сейчас есть примеры роботов с функциями самообучения, пока достаточно примитивными. А человек, благодаря накоплению знаний и все более глубокому пониманию того, что представляет собой человеческий мозг, а также благодаря успехам генной инженерии, сумеет развить свои творческие способности. Оба эти вида интеллекта имеют свои преимущества и, дополняя и компенсируя недостатки друг друга, в сочетании мозг человека и компьютера смогут продвигаться вперед гораздо быстрее, чем поодиночке. Таким образом, в интеллектуальном плане электронный мозг вряд ли заменит человека, а вот положить конец известным видам деятельности человека, связанным с отупляющими однообразными действиями, как физическими, так и умственными, роботам вполне под силу.

Роботов можно сделать как верными помощниками человека, так и врагами, заставив их воевать против других людей. Ведь программу соблюдения трех законов робототехники в электронный мозг должен заложить человек. В жесткой борьбе за ресурсы люди могут обратить самые фантастические достижения науки и техники против других людей, и в конечном счете против самих себя.

2. Современный уровень развития робототехники. Экономическая и социальная эффективность внедрения робототехники. Проблемы, связанные с роботизацией 2. 1 Использование роботов в современной технике и в обществе Роботы в промышленности.

Еще совсем недавно роботы существовали лишь на страницах научно-фантастических книг. Сегодня в мире насчитывается около тысячи предприятий, производящих промышленных роботов, а на производстве несколько тысяч роботов активно помогают человеку в его нелегком труде. До появления промышленных роботов считалось, что роботы должны выглядеть подобно людям. Внешний вид и конструкция современных роботов могут быть весьма разнообразными. В настоящее время в промышленном производстве применяются роботы, внешний вид которых по техническим и экономическим причинам далек от «человеческого». Действуя по заранее заложенной программе и получая информацию о внешнем мире от датчиков, робот самостоятельно осуществляет производственные операции, обычно выполняемые человеком. При этом он может как иметь связь с оператором, так и действовать автономно.

Освобождая человека от тяжелых, однообразных и рутинных операций, промышленные роботы разливают металл, перемещают поковки в кузницах, заготовки и готовые изделия в цехах, сваривают и окрашивают кузова автомобилей, легко собирают самые различные изделия. Также они нашли себе работу в химической, легкой и пищевой промышленности.

Каждый робот рассчитан на выполнение работы определенного вида, которая определяет его конструкцию, размеры, степень подвижности, число рук и пальцев на руке, грузоподъемность, точность движения. Независимо от того, стоит ли робот возле станков, передвигается между ними или ползает под потолком, у него всегда есть мощная механическая рука с несколькими пальцами. Рукой управляет либо оператор с пульта (тогда робот называется манипулятором), либо мозг робота – его цифровая вычислительная машина. Одно из наиболее распространенных занятий роботов-манипуляторов – окраска изделий, в частности в автомобилестроении.

На рисунке 1 показан первый промышленный робот Unimate на заводе General Motors, выполняющий окраску корпусов автомобилей. В настоящее время практически полностью автоматизированы металлургический завод "Северсталь", Западно-Сибирский металлургический завод, Днепропетровский электровозо­строительный завод.

Рисунок 1– Unimate – первый промышленный робот на заводе General Motors (1961)

Промышленные манипуляторы используются при производстве строительных материалов, например, кирпича. Последовательные операции при изготовлении кирпича: формовка, пропаривание, обжиг – требуют перекладывания кирпича и его складирования в пирамиды определенной конфигурации. Механическая рука может брать одновременно 5 – 6 кирпичей, каждый из которых весит до 4 кг, и не может обжечься, даже если они только что из печи.

Каждый промышленный робот-манипулятор состоит из двух основных частей: манипулятора и устройства управления. Первая отвечает за все необходимые движения, вторая – за управление ими.

На многих предприятиях готовая продукция сходит с конвейера упакованной в ящики массой до 20 – 30 кг. Здесь применяются роботы-погрузчики.

Рисунок 2 – Робот-погрузчик

Поскольку в этом случае роботу приходится задумываться, куда положить очередной ящик, им управляет электронная система с большой емкостью памяти.

Внедрение промышленных роботов значительно ускоряет решение многих проблем производства. Роботы приходят туда, где человек занят тяжелой и малопроизводительной работой. Производительность труда увеличивается в 2 – 3 раза, повышается в 2 раза сменность работы оборудования, улучшается ритмичность производства, а также в целом повышается культура производства. Появляется возможность быстро перестраивать производство на выпуск новой продукции, потому что гораздо легче записать новую программу в память робота, чем переучивать рабочего. Открываются перспективы создания принципиально новых технологических процессов, в которых невозможно непосредственное участие человека, например, в условиях высоких или низких температур, высокой степени излучения и радиации.

Несмотря на высокую стоимость промышленных роботов, их численность в странах с развитым производством быстро растет. Экономическая эффективность внедрения робототехники очевидна: робот не устает и может работать 24 часа в сутки, при этом выпускаемая продукция имеет высокое качество; роботу не требуется жилье, столовая, транспорт, чтобы добраться до места работы, он не простужается, не уходит в отпуск, у робота нет семейных обстоятельств. Робот не бастует и не нуждается во многих вещах, которые необходимы человеку. Ему нужен человек, хорошо его знающий и умеющий им управлять. Следовательно, основной профессией человека на производстве становится квалифицированный оператор, который управляет роботом, обучает и настраивает его. Труд человека становится творческим.

Роботы в критических условиях и чрезвычайных ситуациях

В некоторых случаях, когда среда неблагоприятна для человека, применение робота было бы наиболее целесообразным. Роботам, например, не нужно потреблять кислород из окружающего воздуха. Следовательно, их можно применять под водой, в безвоздушном пространстве или в атмосфере, насыщенной отравляющими веществами.

Существует множество сред со слишком высокими для человеческого организма температурами. В настоящее время ведутся активные работы по проектированию робота-пожарного, который бы не только обнаруживал, но и тушил пожары. Сейчас еще многие люди страдают от заболеваний, вызванных работой в таких условиях, где температура окружающей среды либо слишком низка, либо слишком высока, либо среда слишком загрязнена или опасна для человеческого организма, как, например, при обследовании и ремонте дренажных и канализационных систем, нефтяных труб малого диаметра и большой протяженности, при добыче каменного угля в шахтах. Даже с точки зрения простой гуманности здесь срочно требуется внедрение роботов.

Рисунок 3 – Робот на ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС

На рисунке 3 показан робот, работающий на ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС. Также в 1979 г. в МГТУ им. Н. Э. Баумана по заказу КГБ был создан аппарат для обезвреживания взрывоопасных предметов – сверхлегкий мобильный робот МРК-01. Роботы, распознающие взрывчатые вещества и обезвреживающие их, были применены, например, в Северной Ирландии и во Вьетнаме.

Некоторые модели робототехнических устройств имеют то преимущество, что могут работать в полной темноте. Например, нет необходимости освещать туннель, по которому движется управляемый роботом почтовый поезд.

Робототехнические манипуляторы превратились в неотъемлемую часть подводных исследовательских аппаратов, изучение космического пространства уже не обходится без использования роботов с высоким уровнем интеллекта. В космосе летающие роботы шпионят за деятельностью на Земле, а также выполняют более мирную работу: ретранслируют телевизионные программы и исследуют Луну.

Однако, управление робототехническим устройством на далекой планете представляется весьма сложным, так как время прохождения сигналов со скоростью света от Земли до планеты составляет несколько секунд, и передача информации о результатах операции также занимает несколько секунд.

Военные роботы

Боевым роботом называют автоматическое устройство, заменяющее человека в боевых ситуациях или при работе в условиях, несовместимых с возможностями человека, в военных целях: разведка, боевые действия, разминирование. Боевыми роботами являются не только автоматические устройства с антропоморфным действием, которые частично или полностью заменяют человека, но и действующие в воздушной и водной среде, не являющейся средой обитания человека (авиационные беспилотные с дистанционным управлением, подводные аппараты и надводные корабли). В настоящее время большинство боевых роботов являются устройствами телеприсутствия, и лишь очень немногие модели имеют возможность выполнять некоторые задачи автономно, без вмешательства оператора.

На начало 2012 года военными во всём мире использовались около 10 тысяч наземных и 5 тысяч летающих роботов; 45 стран мира разрабатывало или закупало военных роботов.

Рисунок 4 – Разведывательная робомуха

Беспилотные летающие разведчики разрабатываются многими странами. С большим отрывом от всех лидируют в их развитии США, Китай и Израиль. Боевые беспилотники создают пока лишь США и Китай, а применяют только США (это MQ-1 «Предатор» и MQ-9 «Рипер»).

Военная область для большинства крупных государств является приоритетной в развитии робототехники, в нее вкладываются большие средства. Но внедрение военных роботов является и самым опасным, так как неконтролируемое их применение может повлечь за собой необратимые последствия. Развязывание военных действий в современных условиях может перечеркнуть все дальнейшее развитие цивилизации на Земле.

Роботы в медицине

Роботы нашли применение и в медицине. В некоторых областях они уже могут работать более эффективно, с большей точностью и меньшей вероятностью ошибки, чем доктора люди. Давно уже используются электронные экспертные системы для постановки диагнозов и анализа рентгеновских снимков. Есть примеры использования робототехники в телехирургии, когда робот-манипулятор под наблюдением среднего медицинского персонала в точности повторяет движения высококвалифицированного хирурга, находящегося на большом расстоянии от него.

Рисунок 5 – Хирургический робот Da Vinci

Одна из конечностей робота оснащена видеокамерой, остальные непосредственно выполняют операцию. В недалеком будущем значительная часть операций будет выполняться роботами.

В настоящее время широко применяется микроинвазивная хирургия, когда через микроразрезы в оперируемую полость вводятся специальные трубки, внутри которых действует робот-хирург. Такие технологии позволяют ускорить процесс выздоровления и снизить количество послеоперационных осложнений. Существует две разновидности операций: робот следит за движениями хирурга и повторяет их или самостоятельно выполняет заранее запрограммированные процессы. На сегодняшний день в больницах разных стран трудится 2500 роботов-хирургов "Да Винчи", стоимость одного экземпляра составляет 1,7 миллиона долларов. За последнее десятилетие с помощью "Да Винчи" было проведено полтора миллиона операций. В России ежегодно закупается всего 10 медицинских роботов.

Микророботы начнут вести наблюдения за здоровьем людей внутри их тел (например, обнаруживать раковые клетки и уничтожать их или преобразовывать в здоровые).

Рисунок 6 – Наноробот в кровеносном сосуде (перспектива)

Ученые из Медицинской школы Гарварда и Массачусетского технического института поставили нанотехнологии на службу человеку: они создали мельчайшие частицы, способные прочищать артерии и улучшать самочувствие людей с сердечно-сосудистыми заболеваниями. Предполагается, что в будущем нанороботы смогут целенаправленно переносить лекарства к больным клеткам, определять состав ДНК, уничтожать вирусы и бактерии внутри организма человека.

Еще одним направлением использования роботов в медицине являются роботы-симуляторы пациентов. Они создаются для отработки практических навыков будущих врачей. Эти специальные роботы-манекены воспроизводят функциональные особенности сердечно-сосудистой, дыхательной, выделительной систем, а также непроизвольно реагируют на различные действия обучающихся, например, на введение фармакологических препаратов.

Если уж роботы справляются со сложной работой хирурга, то работа провизора в аптеке или работа в регистратуре больницы им вполне по силам.

Рисунок 7 – Робот-аптекарь Робби

Рисунок 8 – Робот работает в регистратуре больницы

Роботы для медицинских учреждений являются альтернативой санитарам, медсестрам, сиделкам, няням и другому медицинскому персоналу. Они способны обеспечивать уход и внимание пациенту, помогать в реабилитации, обеспечивать постоянную связь с лечащим врачом, транспортировать больного. Больница будущего – больница с минимальным количеством человеческого персонала.

Роботы-помощники в быту и социальной сфере

Одним из первых примеров удачной массовой промышленной реализации бытовых роботов стала механическая собачка AIBO корпорации Sony. В сентябре 2005 года в свободную продажу поступили первые человекообразные роботы "Вакамару" производства фирмы Mitsubishi. Робот этой модели стоимостью 15 тысяч долларов способен узнавать лица, понимать некоторые фразы, давать справки, выполнять некоторые функции секретаря, следить за помещением. Все большую популярность приобретают роботы-уборщики (по сути это автоматические пылесосы), способные самостоятельно прибраться в квартире и вернуться на место для подзарядки без участия человека. Не исключена возможность, что в ближайшем будущем, чтобы найти помощника по хозяйству, люди будут отправляться не в фирму по подбору домашнего персонала, а в магазин бытовой техники.

Японские роботы покоряют и удивляют мир. Они измеряют давление и пульс, обучают, работают на ресепшн, пекут блины и играют на музыкальных инструментах. Среди них есть собаки, тюлени и даже рыбы. Пока это в основном демонстрационные образцы, но они свидетельствуют о том, что Япония упорно продвигается по пути создания искусственного интеллекта. На создание многофункциональных "игрушек", практическая польза которых у многих жителей других стран вызывает сомнение, уходят миллиарды йен. Домашние роботы для большей части населения земного шара представляются больше блажью, чем необходимой в хозяйстве вещью. Но японцы думают иначе. Одним из непоколебимых столпов японской культуры является почтительное отношение к старшему поколению. Пожилые люди здесь окружены почтением и заботой, а одной из основных задач робототехники является сделать их жизнь

Рисунок 9 – Робот-сиделка RIBA

Робот-сиделка RIBA, похожий на игрушечного медведя, может очень аккуратно переносить больных на руках, другой робот может помыть больного или пожилого человека руками с 24 пальцами, а робот-тюлень Paro предназначен для одиноких людей, испытывающих дефицит любви, и используется при лечении болезни Альцгеймера. Роботы-тюлени и роботы-кошки повышают настроение пожилых людей в японских домах престарелых.

Рисунок 10– Робот-тюлень Paro создает благоприятную психологическую атмосферу в пансионате для пожилых людей

На сегодняшний день производители Paro заключили контракт на его поставку с 30 странами мира. Начинается использование роботов для обучения и развлечения детей в детских садах и школах США и Южной Кореи.

Но есть и обратная сторона медали: общественность Японии обеспокоена стремительным развитием робототехники. В продажу активно поступают дорогие, но полезные машины для помощи в хозяйстве, уходе за больными и пожилыми людьми. Что случится, если система робота начнет сбоить или подхватит опасный компьютерный вирус? Японцы уже разработали на этот случай инструкции на государственном уровне. Приходится помнить о трех законах робототехники, потому что роботы – это не игрушки.

2.2 Основные области науки и техники, задействованные в робототехнике

Роботы и робототехнические системы – это область исследований и производства, в которой сфокусировались достижения многих отраслей науки и техники. Перед учеными и инженерами стоят сложные задачи: научить робота двигаться, видеть, слышать, чувствовать, выполнять определенные действия по заложенной программе, а в перспективе – самообучаться и принимать самостоятельные решения, которые не должны противоречить трем известным законам робототехники.

Моделирование в роботостроении тесно связано с такими направлениями науки, как бионика и кибернетика. Необходимость адаптации роботов к изменяющимся условиям внешней среды потребовала разработки для них органов чувств, аналогичных человеческим: слуха, зрения, осязания. Здесь конструкторы вынуждены были обратиться за консультацией к природе, создавшей у живых существ разнообразные органы чувств.

Искусственным зрением роботов являются видеокамеры, а искусственными органами слуха – микрофоны и аудиосистемы. Оптические системы распознавания уже способны определять простые трехмерные предметы, их ориентацию и композицию в постранстве, а также достраивать недостающие части изображения, пользуясь информацией из своей базы данных. Зрение робота реализовано на основе видеокамер, позволяющих ему обходить препятствия, вычислять расстояние до предметов и узнавать людей.

Когда робот с помощью своих органов чувств получил информацию о внешней среде (увидел, услышал, почувствовал), он должен реагировать на полученные сигналы, например, протянуть руку, взять в нее предмет, переместить его, с большой точностью установить его на место.

Для моделирования реальных процессов широко используются математические модели, а их исследование осуществляется с помощью инструментов программирования. Помимо широко применяющихся в настоящее время нейросетевых технологий, существуют алгоритмы самообучения взаимодействию робота с окружающими предметами в реальном трехмерном мире.

Научившись обеспечивать связь с окружающей средой и наблюдение за ней, многие роботы будут способны менять свою форму и структуру в зависимости от ситуации. Программы и формы роботов смогут создаваться с помощью эволюционных алгоритмов. Продвижение в направлении создания искусственного интеллекта позволит разработчикам приблизиться к очень интересному, но таящему в себе опасности моменту, когда роботы смогут самостоятельно принимать решения и действовать автономно, о котором почти 100 лет назад рассказали нам писатели-фантасты.

В Японии не прекращаются разработки роботов-андроидов, имеющих внешний вид, на первый взгляд неотличимый от человеческого. Развивается техника имитации эмоций и мимики "лица" роботов. В июне 2009 года ученые Токийского университета представили человекоподобного робота KOBIAN, способного выражать свои эмоции – счастье, страх, удивление, грусть, гнев, отвращение, – с помощью жестов и мимики. Робот способен открывать и закрывать глаза, двигать губами и бровями, использовать руки и ноги.

Проведя анализ основных областей науки и техники, использующихся в создании робототехнических систем, можно сделать вывод о том, что робототехника – это синтез механики, автоматики, телемеханики, электротехники, электромеханики, физики, в том числе оптики, лазерной техники, бионики, кибернетики, математики, программирования, моделирования, химии, биологии, медицины, мощная точка, в которой сошлись все эти направления науки и техники.

Понятно, что разработка и использование роботов, а также их эксплуатация и обслуживание потребуют большого количества грамотных технических специалистов с широким научным кругозором. Эксперты заявляют, что в XXI веке общество будет испытывать дефицит специалистов такого уровня и направленности. Нами были собраны сведения о высших учебных заведениях Российской Федерации, готовящих выпускников по специальности "Мехатроника и робототехника". В целом по РФ таких специалистов готовят 53 ВУЗа, из них 9 расположены в Москве, 6 – в Санкт-Петербурге. Общий прием абитуриентов на бюджетные места по этой специальности составляет 990 человек в год. Восемь ВУЗов из 53 проводят обучение по этой специальности на коммерческой основе. Проходной балл колеблется от 239 до 96. Самый высокий проходной балл наблюдается в Санкт-Петербургском национальном исследовательском университете информационных технологий, механики и оптики, среди московских ВУЗов – в Московском государственном техническом университете радиотехники, электроники и автоматики (214 баллов).

2.4 Проблемы, возникающие в связи с использованием робототехники

Дискуссии вокруг роботов и их искусственного интеллекта показывают, что люди понимают опасность, связанную с их использованием. Робот – помощник человека, но с другой стороны, и объект повышенной опасности, поэтому слепо доверяться ему нельзя. Промышленные роботы, которые трудятся на современных заводах и фабриках, пока еще недостаточно сообразительны. Иногда в электронном блоке робота происходит сбой и тогда автомат «в слепой ярости» начинает колотить своей мощной стальной лапой по чему попало. Однажды так случилось в Японии, когда роботом был убит рабочий. Поэтому для большей гарантии безопасности человека в программу поведения робота должна быть заложена определенная осмотрительность, забота о безопасности человека. Вот здесь и нужно соблюдение трех законов робототехники, сформулированные Айзеком Азимовым. Задача человека – создать робота, для которого эти законы были бы непреложны. Например, в программу, управляющую механическим ассистентом, разносящим инструмент в госпитале в Нью-Йорке, заложена фраза: «Я застрял, вызовите оператора!»– на случай, если в механизме робота возникает неполадка.

Робототехнические системы не обязательно имеют облик андроида. Возможно автоматическое управление поездом, самолетом и другими транспортными средствами. Но в этих случаях, как и в ряде производственных процессов, полная замена человека автоматическим устройством невозможна. Следовательно, встает проблема оптимального распределения обязанностей между человеком и машиной.

На сегодняшний день полностью компьютеризировано управление распределением электроэнергии в энергосистемах, связью в телекоммуникационных сетях. Любой сбой в этих системах может привести к тяжелым и необратимым последствиям. Облегчая свой труд и создавая себе комфорт, человек становится крайне зависимым от машин.

Не менее значимыми и вполне возможно не позитивными могут оказаться социальные последствия внедрения робототехники. Ни один дальновидный профсоюз не может позволить себе не сделать все возможное для того, чтобы содействовать внедрению робототехнических методов для облегчения тяжелого труда своих членов, в то же время гарантируя им сохранение достойных средств существования и оберегая в прочих отношениях от жестоких последствий этой новой ступени прогресса. Например, одна американская компания, планирующая внедрить лазерный метод раскроя ткани для пошива одежды с управлением от компьютера, решила переквалифицировать всех высвободившихся рабочих. Лидеры профсоюза готовы были принять эту машину при условии, что рабочих не будут увольнять и не снизят им зарплату. Это мудрая мера, но кратковременная, потому что после того, как старые рабочие уйдут на пенсию или уволятся, не будет надобности в приеме новых, следовательно, уменьшится количество рабочих мест для молодых.

В прошлом внедрение новой техники приводило к снижению потребности в рабочей силе; вероятно, эта тенденция продолжится и в будущем. Однако, тогда внедрение техники было постепенным и совпадало с постепенным ростом индустрии. Благодаря этому было возможно перераспределять избыточных рабочих. Внедрение узкоспециализированных автоматизированных систем требует больших капитальных затрат. Появление роботов общего назначения, способных к выполнению не одной, а множества различных операций в промышленности и торговле, позволит заменять человека машиной без чрезмерных капитальных затрат, следовательно, высвобождение рабочих рук будет происходить повсеместно, а это может привести к нарастанию социальной напряженности в обществе.

Повлечет ли роботизация за собой массовую безработицу? Будет ли в будущем мире роботов повсеместная нищета? По исследованиям крупной фирмы "Garther", имеющей годовой оборот 1,6 млрд. долларов, Кеннет Брант оценивает ближайшую перспективу следующим образом: «Многие деловые и интеллектуальные лидеры недооценивают потенциал умных машин, способных в наступающие десятилетия взять на себя работу миллионов представителей среднего класса. Уничтожение рабочих мест и внедрение машин будет происходить быстрее, чем рынок будет создавать новые места. Те из руководителей информационных служб, кто уже к 2015 году не разработает стратегии внедрения умных машин и перестройки бизнеса своих фирм под их возможности, году в 2023 убедятся, что их карьера оказалась очень короткой».

Ну и, конечно же, самые большие опасения вызывает использование робототехники в военной области. "Обеспечьте капиталу 10% прибыли, и капитал согласен на всякое применение, при 20% он становится оживленным, при 50% положительно готов сломать себе голову, при 100% он попирает все человеческие законы, при 300% нет такого преступления, на которое он не рискнул бы пойти, хотя бы под страхом виселицы". Это высказывание К. Маркса объясняет порой совсем необъяснимые действия современных политиков, особенно стран с большими геополитическими амбициями. Большинство из них понимает, что развязывание военных действий при решении вопросов борьбы за ресурсы при современных видах вооружения может привести к гибели их стран, но они не прочь применить силу в локальных конфликтах на удаленных от них территориях. Договориться мирным путем не получается, не дают покоя обозначенные выше 300%. Участие в боевых действиях "вживую" не вызывает энтузиазма у большинства людей. Остается один выход: заставить воевать за себя роботов, тем более, что уровень технологий почти уже позволяет это сделать. В этом случае все будет решать человеческий фактор, моральная составляющая человека, держащего руку на пусковой кнопке.

Один из основных вопросов робототехники – это взаимодействие робота и человека. Чтобы создать полезного и понятного человеку робота, нужно сделать его человекоподобным. Но одного внешнего сходства недостаточно. Разумность робота и человека могут существенно различаться. Здесь инженерам, конструкторам, технарям потребуется помощь психологов и социологов. Вполне возможно, появится новая наука – роботопсихология.

Связка мозг – компьютер открывает ошеломляющие перспективы в управлении механизмами и создании технологически модернизированного тела человека. По прогнозам Кевина Уорвика, к 2030 – 2040 годам машины в интеллектуальном отношении превзойдут человека. Связь между машиной и человеком будет укрепляться все больше и больше. По мнению этого ученого, люди разделятся на три категории:

– тех, кто имеет возможность себя модернизировать и сделает это («активные люди с деньгами»);

– тех, кто имеет доступ к технологиям модернизации, но принципиально не захочет изменять себя;

– и тех, кто хотел бы себя технологически модернизировать, но не имеет на это средств (по стоимости технологии не будут дешевыми).

Уорвик рисует не очень радостную картинку будущего: «Представьте себе, что однажды ваш ребенок придет из школы в слезах, потому что он не может конкурировать со своими одноклассниками, в технологическую модернизацию которых родители вложили немалые деньги, ни по физическим, ни по интеллектуальным данным. Они красивы, хорошо сложены, обладают разнообразными способностями и талантами, для них открыты лучшие университеты. Что вы будете делать?» И это будет еще одной новой проблемой человечества.

Заключение

На основании проведенного исследования перспектив развития робототехники и проблем, связанных с ее внедрением во все сферы жизни современного общества, можно сделать следующие выводы.

1. Философская концепция робототехники, созданная в XX веке писателями-фантастами К. Чапеком и А. Азимовым, во многом соответствует реальности. Машины заменяют человека в большинстве сфер его деятельности. Происходит сближение человека и машины. Два разума сосуществуют параллельно, причем в одних аспектах искусственный разум превосходит естественный интеллект, в других первенство остается за человеческим мозгом. Для обеспечения безопасности человека необходимо, чтобы разработчики программировали роботов таким образом, чтобы соблюдались три закона робототехники. Решающее влияние на то, будут роботы носителями добра или зла, оказывает человеческий фактор.

2. На сегодняшний день основными областями применения робототехнических систем являются: промышленность (в основном автомобилестроение, нефтепереработка, микроэлектроника), погрузочно-разгрузочные работы и логистика, контроль качества продукции, военная техника, медицина, уход за больными; системы безопасности, исследования в труднодоступных местах или опасных условиях; в меньшей степени – фермерские хозяйства. В ближайшей перспективе – появление роботов общего назначения, в том числе домашних роботов-помощников (к 2025 году они будут составлять 50% всех робототехнических систем).

3. Основой для робототехники являются такие области науки и техники, как бионика, телемеханика, кибернетика, физика, математическое моделирование, электротехника, электромеханика, биология, медицина, органическая химия. В ближайшей перспективе будут востребованы психология и социология. Специалист по робототехнике должен иметь разностороннюю техническую подготовку, креативное нестандартное мышление. В отдаленном будущем основная масса профессий будет связана с разработкой, созданием и обслуживанием робототехнических систем. В Российской Федерации подготовку инженеров по специальности «Мехатроника и робототехника» ведут 53 ВУЗа, ежегодный прием составляет 990 человек. Для развития этой области необходимо ориентировать молодежь на приобретение технических специальностей и возрождать уважительное отношение общества к труду инженера, конструктора, ученого.

4. Неоспоримым лидером в развитии робототехники является Япония, ее ближайший конкурент – Южная Корея, на следующем месте в рейтинге – страны ЕС, за ними следуют США. Высокую активность в этой области проявляет Китай. Государственные программы развития робототехники имеют также Австралия, Россия, Сингапур. Исследования в области военной и медицинской робототехники проводятся в Израиле. В России приоритетным направлением является военная робототехника. Правительством РФ намечен нестандартный путь развития – переход на шестой технологический уровень экономики, минуя пятый (опережающее развитие на дальнюю перспективу).

5. Внедрение робототехники дает обществу следующие преимущества:

– освобождение человека от тяжелого, неквалифицированного труда, связанного с повышенной опасностью и вредными факторами для здоровья;

– даже при существенных затратах на внедрение имеет место экономия за счет повышения сменности работы оборудования, исключения расходов на заработную плату и создание социальной инфраструктуры;

– повышается качество продукции, качество контроля, исключается человеческий фактор;

– человек получает большее количество свободного времени для отдыха и своего развития.

Внедрение робототехники также связано с рядом негативных факторов:

– на производстве роботы являются объектами повышенной опасности;

– с внедрением робототехники растет безработица, которая влечет за собой нищету. Темпы создания новых рабочих мест отстают от темпов их сокращения. Переквалификация персонала требует дополнительных затрат, не все люди способны и готовы учиться и переучиваться;

– роботы ничего не потребляют, кроме электроэнергии, и не являются покупателями; для того, чтобы люди могли потреблять то, что производят роботы, возможно, потребуется новый механизм распределения материальных благ;

– самый большой риск – использование робототехники в вооружении, где чрезвычайно велика роль человеческого фактора;

– проблемы психологического взаимодействия человек – машина; в большей степени к нему приспособлен японский менталитет, для которого характерна замкнутость, погруженность в себя, отношение к неодушевленным предметам как к одушевленным;

– возможность возникновения неравенства нового характера – относительно технологической модернизации самого человека (в отдаленной перспективе).

Очевидно, что внедрение робототехники имеет как неоспоримые достоинства, так и порождает новые проблемы, решение которых во многом зависит от того, какую траекторию своего развития выберет общество.

Больше всего люди боятся не того, что машины причинят им физический вред, а того, что машины вытеснят людей и займут их места, и они станут больше никому не нужны, словно устаревшая модель какого-нибудь устройства.

Возможно, это будет новый мир, в котором люди поймут, что предыдущие поколения жили лишь наполовину, посвящая большую часть своего времени нетворческой и не всегда любимой работе. «Царство свободы начинается в действительности лишь там, где прекращается работа, диктуемая нуждой и внешней целесообразностью, следовательно, оно лежит по ту сторону сферы собственно материального производства».

Список литературы

1. А. Азимов. Эссе о роботах. В сборнике эссе, ЭКСМО, серия «Шедевры фантастики», 2002.

2. Макаров И. М., Топчеев Ю. И. Робототехника. История и перспективы.

3. http://www.ucheba.ru

4. http://rutube.ru/video/7b102ad8fc471d2c1e341de279527e12/

5. osvita.org.ua

6. Статья заместителя председателя правительства РФ Д. Рогозина "Робот встанет под ружье". "Российская газета" – Федеральный выпуск № 6240 (264).

7. http://hitech.newsru.com/article/21mar2014/rogozin_avatar

8. К. Маркс. "Капитал".

0