Робототехника и в России, и в мире — одна из наиболее развивающихся отраслей. Умные механизмы могут не только заменить труд человека, но и значительно повысить качество этого труда. В повседневной жизни роботы способны без человека решать массу бытовых задач. Традиционно лидерами высоких технологий считаются Япония, Корея и США. Но создание искусственного интеллекта волнует учёных практически из всех стран, и рыбинцы здесь тоже не исключение.
Уже не фантастика
— То самое будущее, о котором говорится в фантастических фильмах, уже наступило. Роботы стали обычной частью нашей жизни, — увлечённо начинает беседу преподаватель кафедры математического и прикладного обеспечения электронных вычислительных средств РГАТУ имени Соловьёва Александр Петров. — Конечно, мы привыкли понимать под словом «робот» некое существо, похожее на человека. Но форма на самом деле не важна. Важно то, что это искусственный интеллект, способный принимать самостоятельные решения, пусть и в рамках заданной программы.
Руководство студенческим конструкторским бюро рыбинского университета для Александра не прошло даром — увлечение переросло в профессию. Преподавание он совмещает с работой генеральным директором малого инновационного предприятия «САТЭК», которое профилируется на разработке программного обеспечения и электроники. Именно здесь и создают программы, которые наделяют механизмы разумом.
В 2012-м году стартап смог получить миллион рублей в виде гранта от Фонда содействия инновациям. На эти деньги собрали команду единомышленников, готовых решать сложные задачи. Параллельно с научными разработками появились и заказчики — те, кому требовалась помощь в программировании, автоматизации, создании электронных приборов. Заказы бывают разные: от разработки мобильных приложений до 3D-печати и лазерной резки фанеры или пластика. Кстати, 3D-принтер ребята из «САТЭК» усовершенствовали сами — увеличили размер рабочей зоны, чтобы создавать более крупные детали.
Привет, медвед!
Плюшевый мишка по имени Потапыч — непростая игрушка. Внутри он напичкан электроникой и способен распознавать некоторые движения собеседников. Вместо глаз у Потапыча веб-камеры: он поворачивает голову в сторону прохожих, а если возле него останавливаются — начинает диалог. Сконструировали его для развлечения посетителей на выставочных стендах РГАТУ.
— У Потапыча нет функции распознавания речи. Он задаёт вопросы, на которые человек может ответить утвердительно или отрицательно. Во время ответа человек интуитивно кивнёт или покачает головой — именно это движение и распознаёт робот. Соответственно, дальше у него срабатывает программа и выдаёт соответствующий ответ-реакцию, — представляет разработку Александр Петров.
С одной стороны, ничего необычного: даже в детских магазинах можно приобрести говорящую игрушку. С другой — всё намного сложнее: разработка рыбинских учёных способна не просто произносить заранее заданный текст, а ещё и делать самостоятельный выбор ответа в зависимости от индивидуальной реакции собеседника. Большой медведь в майке с логотипом РГАТУ может включить музыку, рассказать о себе или об университете, помахать лапами. Управление происходит с ноутбука, программа — авторская. Робот универсален: достаточно вписать в программу новый набор фраз, и Потапыч сможет «разговаривать» на другую тему.
— Самое интересное в работе с такими проектами — то, что они дают возможность добавлять информацию, знания, которые будут востребованы в диалоге. Например, робот по ключевым словам улавливает смысл вашего обращения и моментально подключается к информационным базам в интернете. Сейчас даже энциклопедии есть для роботов. Далее он выдаёт адекватную реакцию, адаптированную под конкретного собеседника.
Но не все проекты оказываются результативными. Программисты задумали усовершенствовать видеоняню — прибор для наблюдения за маленькими детьми. За основу взяли обычную куклу, потому и название проекту дали DollMa (от англ. doll — кукла, mama — мама). По идее модель должна была не только наблюдать с помощью камер, вмонтированных в глаза игрушки, но и совершать движения руками и ногами в ответ на поведение ребёнка. Планировали, что она сможет, например, играть с малышом в мяч, отбивая его в нужном направлении.
— Я хотел привлечь в этот проект детских психологов, чтобы понять, как должна работать кукла, какое поведение ребёнка она должна понимать. Связался с Московским психолого-педагогическим университетом, но они отказались наотрез! Сказали, подобные вещи вообще вредны для детей: губят воображение, замедляют развитие!
Проект остался незавершённым, но Александр считает этот опыт полезным.
— Научно-технический прогресс невозможен без взаимодействия учёных разных направлений: психологов, экологов, социологов. Технологизация общества всегда ведёт к обширным последствиям, причём как к положительным, так и к отрицательным. И это нужно уметь предвидеть, просчитать.
Железная рука
На демонстрационном столе лежит миниатюрная копия промышленного роботизированного комплекса: печь, пресс, поворотный стол и два робота. Один робот предназначен для переноса деталей с одного места на другое, второй моделирует подачу смазки. Это модель оборудования, которое используется на «ОДК — Сатурн» для производства лопаток авиационных двигателей. Стенд — совместная разработка специалистов РГАТУ и НПП «САТЭК». Он уже участвовал в нескольких крупных международных выставках, в том числе представлял наш город и университет на авиасалоне «МАКС-2017».
Стоимость стенда относительно невелика: модели печи и пресса изготовлены из фанеры, манипуляторы напечатаны на 3D-принтере. Программу можно легко изменять, задавать для стенда те или иные действия. Важно, что на примере этого образца будущие технологи могут понять принципы программирования робототехники. Кроме того, подобные образцы интересны и для детских технопарков вроде «Кванториума».
— Каждый вуз, имеющий соответствующее направление, думает, как обучать робототехнике. Наша визуальная среда — программа управления стендом — интересна тем, что она очень понятна и проста. Если вы умеете пользоваться хотя бы программой Word, то за вечер разберётесь, как программировать роботов. Мы специально разрабатывали программу так, чтобы любой желающий мог получить опыт в робототехнике. И я вас уверяю, это будет положительный опыт, — рассказывает Михаил Павлов, технический директор НПП «САТЭК».
Молодые инженеры трудятся и над усовершенствованием имеющихся роботов, устранением их недостатков. Например, в тех же манипуляторах есть отклонения по точности действий при увеличении скорости движения. Проще говоря, робот работает либо быстро, либо точно. Михаил говорит, скоро эту проблему устранят.
— Представьте, в каждом суставе у такого робота установлен датчик движения. Как только сработал один сустав, остальные датчики поняли это и скорректировали дальнейшие движения. Таким образом, техника получает возможность предсказывать действие, своевременно корректировать работу.
Роботизированную технику практически не нужно контролировать. Она внедряется на производство участками, и достаточно нескольких человек для обслуживания всего комплекса. Выгода для потребителя очевидна: роботы выполняют работу без устали, им не нужно выходных или отпусков, при этом качество остаётся на заданном уровне. Себестоимость производства снижается.
Каждый проект разрабатывается индивидуально. От идеи до её воплощения уходит от пары недель до двух лет.
— Всё начинается с идеи, — объясняет Сергей Смирнов, руководитель группы по разработке электроники. — Поступил, например, заказ на теплицы с автоматизированным управлением, чтобы окна сами открывались и закрывались в зависимости от уровня температуры и влажности. Это, конечно, дополнительные вложения, но они окупаются: вам не нужно лишний раз беспокоиться, что растения завяли от жары, или почва пересохла от сквозняка.
Аналогичные системы управления микроклиматом внутри помещения — уже решённая задача. В отличие от традиционных систем климат-контроля, разработка рыбинцев настраивается индивидуально с учётом пожеланий каждого пользователя: она умеет анализировать температуру, влажность воздуха, даже содержание углекислого газа, соотносить эту информацию с количеством людей в помещении. При этом следить за работой системы можно с мобильного телефона.
Рыбинские инженеры-программисты говорят, что имеющиеся у них теоретические разработки позволяют заявить о себе даже на мировом уровне, поэтому и планы на будущее строят амбициозные. Конечно, серийной робототехники в Рыбинске нет и в прогнозируемом будущем не будет. А вот единичные разработки, связанные с решением конкретных задач, всегда актуальны.
— Сейчас мы активно занимаемся предиктивной (предупредительной — прим. автора) диагностикой. Предположим, у вас есть автомобиль, который вы везёте на техобслуживание с определённой периодичностью: меняете масло, смазываете, заменяете тормозные колодки, фильтры — всё по регламенту, ради профилактики. А вдруг эти детали ещё можно эксплуатировать, или наоборот заменить их нужно раньше, чем наступит срок техосмотра? Мы разрабатываем датчики, которые подадут сигнал, что пора вмешаться в систему, когда поломки ещё не произошло. То есть, мы можем предсказать поломку до того, как она произойдет, — рассказывает Михаил Павлов.
Принцип предиктивной диагностики может применяться не только в отношении техники, механизмов, но и человека. Распознать потенциальную опасность ещё до того, как появились симптомы болезни — задача, которую готовы решать специалисты.
