IV Международный конкурс
научно-исследовательских и творческих работ учащихся
«СТАРТ В НАУКЕ»
 
     

РОБОТЫ И ЧЕЛОВЕК: ИСТОРИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
Буторин К.К.
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


ВВЕДЕНИЕ

Актуальность. Впервые термин «робот» был употреблен К. Чапеком в пьесе «R.U.R.» в 1920 году. Это слово произошло от чешского слова «robot» и /или от «robota» - подневольный труд или «rob» - раб. В современных условиях роботы становятся нужными человеку во всех сферах его жизнедеятельности. Они работают на предприятиях, прислуживают дома, возрастает их применение в сфере медицины, они способны заменить солдат на войне. Широкий спектр их применения определяется выполняемыми ими функциями, которыми их наделил человек.

Постановка проблемы. В современных условиях формирования новых основ функционирования мирового сообщества возрастает научный и практический интерес к исследованию роботов, их роли в жизни каждого человека и общества в целом. Начавшиеся в информационном пространстве обсуждение проблем паспортизации роботов, возрастающего доверия к ним со стороны людей актуализирую вопросы: Что такое и (или) кто такой робот; Какие они призваны выполнять функции; Какими будут отношения между ними и их создателями; Каковы перспективы такого сотрудничества; и многие другие. Ответы на эти и многие другие вопросы, отражающие особенности современного и последующего взаимодействия роботов и человека, формируют целый спектр технических, технологических, нравственных, философских, социальных проблем академического и прикладного характера.

Исходя из чего, целью данной работы было выявление особенностей взаимодействия человека и роботов на различных этапах развития общества.

Цель определила задачи:

- представить этапы взаимодействия робота и человека;

- охарактеризовать современных роботов, выявить их способности и сферы использования;

- создать настольную детскую игру ознакомительного характера, позволяющую представить многообразие современных роботов и множественность их функций.

Цель и задачи позволили конкретизировать объект и предмет исследования:

Объектом являются сами роботы и выполняемые ими функции;

Предметом – взаимодействие роботов и человека.

При написании данной проблемно-реферативной работы использовались труды отечественных и зарубежных авторов, исследующих основы робототехники. Группа авторов (Иванов А.А., Петреченко В. А. и др.) в своих работах акцентировали внимание на определении сущности роботов, их отличительных признаков, роли и значимости в истории человечества.

Петреченко В. А., Поповым А. А., Корнеевой С. А. обсуждаются вопросы группировки роботов по функциям и перспектив их дальнейшего развития.

На официальных сайтах (.prorobot., robоgorod), посвященных исследованию и описанию современных роботов, также представлена их характеристика и описаны возможности и угрозы их взаимодействия с людьми.

Представленная библиография исследования по заявленной проблеме потребовала конкретизации самого понятия «робот», выделения их базовых функций и сфер использования, что связано с различными трактовками в рамках разнообразных подходов.

Это потребовало от автора:

- выявления отличительных характеристик роботов на основе сопоставления существующих трактовок в отечественной и зарубежной литературе;

- выделения и описания этапов развития роботов и их взаимодействия с человеком на основе анализа их функций;

- объединения современных роботов в пять групп с описанием наиболее известных мировой общественности роботов – представителей каждой группы, выделения перспектив их использования;

- создания настольной игры для реализации познавательной функции в области современной робототехники, включающей изображение и описание наиболее интересных из них.

Глава 1. Этапы взаимодействия робота и человека

Впервые термин «робот» был употреблен К. Чапеком в пьесе «R.U.R.» в 1920 году.

Известно, что это слово произошло от чешского слова «robot» и /или от «robota» - подневольный труд или «rob» - раб.

На сегодняшний день единства в трактовке понятия «робот» у исследователей отсутствует.

Наиболее распространенными являются следующие определения:

- робот (чеш. robot) - термин, употребленный впервые К. Чапеком в пьесе «R. U. R.» в 1920, которым часто обозначают машины с так называемым антропоморфным (человекоподобным) действием; обычно им придают внешнее сходство с человеком. Такие роботы, как правило, экспонаты технических выставок. В промышленном производстве и научных исследованиях применяют промышленные роботы — автоматические программно-управляемые манипуляторы, выполняющие рабочие операции со сложными пространственными перемещениями (термин, представленный в Большом энциклопедическом словаре);

- робот - электронно-механическое устройство, способное к целесообразному поведению в условиях изменяющейся внешней обстановки, а также выполняющее рабочие операции со сложными пространственными перемещениями. Главную часть робота составляет вычислительная система, управляющая перемещением самого робота или сторонних предметов с помощью устройств-манипуляторов. Для выполнения своих функций робот обрабатывает информацию, поступающую от его датчиков (Словарь www.glossary.ru);

робот - это автоматически управляемая, перепрограммируемая и многофункциональная машина (Международная федерация робототехники);

робот - в узком смысле это автоматическое устройство с антропоморфным действием, которое частично или полностью заменяет человека при выполнении работ в опасных для жизни условиях или при относительной недоступности объекта, в широком смысле робот – это тот, кто действует бессознательно, подчиняясь чужой воле (Толковый словарь Ефимовой);

робот - это то, что называет роботом эксперт (А. Ефимов, руководитель робототехнического центра «Сколково»)

На основании представленных различных трактовок понятия «робот» можно заключить, что при всей многоаспектности определений, оно имеет следующие отличительные характеристики:

  • чаще всего робот – это автоматическое устройство или машина;

  • он может осуществлять разнообразные функции, заданные человеком в виде алгоритма и в соответствии с заложенной в него программой;

  • робот способен обрабатывать поступающую с датчиков информацию и генерировать сигналы управления для собственных исполнительных механизмов;

  • он призван выполнять определенные функции, заменяющие труд человека, другими словами, робот – это помощник. При этом широкий спектр их применения определяется выполняемыми ими функциями, которыми их наделил человек

Выделенные отличительные характеристики потребовали более углубленного анализа этапов взаимодействия робота и человека.

На основании изучения многообразных источников была составлена обобщающая таблица (таблица 1), в которой был определен период возникновения роботов (первый столбец), представлены названия наиболее описанных в литературе роботов (второй столбец), выделены их функции на основе авторских обобщений (третий столбец), отражены (по возможности) изобретатели данных роботов (четвертый столбец).

Методология составления таблицы подчинена общей цели исследования - выявлению особенностей взаимодействия человека и роботов на различных этапах развития общества.

Таблица 1 - ЭТАПЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ РОБОТОВ И ЧЕЛОВЕКА

Период возникновения робота

Название робота

Основные функции робота

Изобретатель

Мифы и легенды

Древняя Греция

Мехи, которые сами раздували пламя

- поддерживали огромное пламя

Гефест (герои легенд)

Треножники, которые катились по желанию

- передвижение;

- перенос вещей

Ктезибии древнегреческий механик

Золотые девы, которые прислуживали Богам

- прислуживали

 

2100до нашей эры Вавилония

автоматические устройства в системе регулирования подачи воды на поля

Подача воды на поля, орошение

Архимед Герон Альберт

I – II (века до нашей эры В Индии, в Китае и в Египте

водяные часы Клепсидра

- измерение единиц времени

Архимед, Ктезибий,

I в. нашей эры, Страны Средиземного моря, Греция, Рим

Андроиды, фигурки –автоматы точно копирующие движение человека

- прислуживание человеку

Герон Александрийский

XIII в. Германия

Железный человек – привратник в доме инженера, умел говорить

- прислуживание человеку

Альберт Великий (философ, алхимик)

XI – XVII вв. в Италии, Германии

Механические игрушки

- развлечение

 

В Италии, Германии, Швейцарии, России

Уникальные часы, размер которых был не больше гусиного яйца, по истечении срока играли музыку и разыгрывали представление

- развлечение

И.П.Кулибин

Швейцария,

Механический песец, который был способен написать фразу

Девушка, играющая на музыкальном инструменте и исполняющая 5 музыкальных пьес

- развлечение

Отец и сын Дро

XVII I в. В Европе и России

Первые автоматические регуляторы и устройства, совершенствующие паровую машину на основе принципов современной роботехники

- повышение безопасности

И.И. Ползунов, И.А. Вышнеградский, Дж. Максвелл, А. Стодолой

ХIХ в. во всем мире

Широкое применение роботов в различных отраслях производства, что сделало возможным автоматизацию станков, появление частичных автоматизированных линий

- снижение доли физического присутствия человека в производстве;

- возможность более точного выполнения определенных производственных операций

Крупные заводы – лидеры отрасли, имеющие собственные технические наработки

ХХ в..

Господство роботов – манипуляторов, выполняющих точные движения наподобие человеческих рук, экзоскелетонов - роботов с движущимися и руками, и ногами, роботов – копировщиков, точно повторяющих движения человека. (робот сварщик, робот автомат, агрегат АК3 робот – трубоход, Макар I - III, робот –ювелир, робот – лесоруб, робот- носильщик. Роботы были оснащены зрением – фотоэлементами, слухом – микрофонами, речью – громкоговорителями

- безопасность человека;

- повышение производительности, увеличение объемов, создаваемых благ;

- выполнение операций, предполагающих возможность исключения физического присутствия человека на производстве,

- развлечение

Крупные заводы – лидеры отрасли, имеющие собственные технические наработки, Научно-исследовательские институты по всему миру

ХХ - ХХI в

Дальнейшее развитие роботов-манипуляторов на основе совершенствования программного управления, а также расширения их функций.

Широкое применение роботов в армии: миниатюрные разведывательные дроны, экзоскелеты, квадрокоптеры, разрабатываются боевые роботы, способные заменить солдат в бою.

Появляются роботы-актеры, - музыканты, -художники, -модели, -игроки в шахматы.

Использование роботов в медицине: робот-медсестра, - хирург, - терапевт, - симулятор пациента.

Масштабное использование роботов в быту, появляются и становятся доступными роботы-уборщики, - обслуживающий персонал, - грузчики, - сиделки,- учителя, - мойщики окон;

Расширяется функционал роботов – домашних животных, они помогают детям с проблемами с координацией, а также могут их защитить

На основании представленной таблицы могут быть сделаны следующие выводы:

- на основании выделенных видов роботов явно прослеживается четкая временная черта (ХIХ в.), которая делит взаимодействие робота и человека на две эпохи. Первая эпоха – создаваемые механизмы были редкими, они имели своего изобретателя и чаще всего выполняли функцию развлечения. Вторая эпоха – масштабное использование роботов в производстве, быту, науке, медицине, военной технике и т.д. При этом выделить конкретного изобретателя становится достаточно сложно, т.к. центрами создания роботов становятся крупные заводы – лидеры отрасли, имеющие собственные технические наработки, научно-исследовательские институты по всему миру.

Особо следует отметить, что на современном этапе роботы снова возрождается тенденция наделения робота антропоморфными признаками, усиливающими их сходство с человеком. Чаще всего такие роботы выполняют функцию развлечения.

Таким образом, в качестве выводов по данному разделу работы можно утверждать:

- роботы – это помощники человека на всех этапах развития общества;

- они выполняют разнообразные функции, передаваемые им самим человеком до ХIХ в. – преимущественно развлекательные (механические игрушки, уникальные часы, механический писец, музыкальные инструменты), после ХIХ в. – период масштабного использования механизмов в производстве для повышения производительности и безопасности труда человека;

- на сегодняшний день спектр их использования разнообразен: производство, быт, наука, медицина, военная техника и т.д.

Далее в работе будут представлены виды роботов в различных сферах их использования

Глава 2. Современные роботы: сферы их использования

В современных условиях роботы становятся нужными человеку во всех сферах его жизнедеятельности.

Поэтому в данном разделе работы перед нами ставилась задача охарактеризовать современных роботов, выявить их способности и сферы использования.

Как известно, на современном этапе в зависимости от функций, роботы делятся на следующие группы:

- промышленные роботы;

- военные роботы;

- бытовые роботы;

- медицинские роботы;

- развлекающие роботы

Далее последовательно охарактеризуем роботов каждой группы, представим их изображение.

Как известно, промышленные роботы на сегодняшний день получили массовое использование. Известно, что существует множество компаний и фирм, где количество механических сотрудников примерно равно или превышает количество живых работников. Так, например, в японской автоиндустрии на 10000 работников приходится более 1500 машин.

Н

Робот - манипулятор

Японский робот-силач

Робот – манипулятор (литейное производство)

аиболее известными и интересными промышленными роботами являются:

 

.

Вторая группа – военные роботы. Известно, что современные военные роботы выпускаются почти в массовых масштабах - только в 2016 г. на вооружение американской армии поступило более 5000 роботов-грузчиков и манипуляторов, 25000 дронов и разведывательных аппаратов.

Наиболее известными и интересными военными роботами являются:

 

Армейский робот БигДог (носит военное снаряжение)

Средневысотный беспилотный летательный аппарат с большой продолжительностью полета «Heron» для стратегических и тактических миссий

Военный самоходный робот «Крашер»

 

 

WildCat - робот – разведчик

Противовзрывной робот, известного как ‘Dragon Runner’

Робот – сапер

 

Третья группа - бытовые роботы: учителя, обслуживающий персонал, няньки, сиделки охранники и другие роботы. Исследователи отмечают, не смотря на то, что эта категория роботов является очень старой, она имеет очень высокий потенциал в развитии, т.к. спрос на таких роботов будет огромным, их функциональность не ограничена.

Наиболее известными и интересными бытовыми роботами являются:

 

Робот – учитель английского языка

Робот-пылесос iRobot

Робот Aibo

 

Четвертая группа роботов - медицинские роботы.

Известно, что в аптеках Шанхая работают роботы-фармацевты. Надо просто нажать на сенсорный экран с описанием симптомов, и робот поставит диагноз и даст необходимые рекомендации. Работают в некоторых британских больницах. Роботы производит сухую и влажную уборку, сами выбрасывают мусор, заправляются чистящими средствами и подзаряжаются. Уже сейчас используются киберпротезы, нанотехнологии, роботоризированные интегрированные элементы, 3D-принтеры для воссоздания внутренних органов. Большие надежды возлагаются на использование роботов-хирургов, медсестер, симуляторов пациентов.

Наиболее известными и интересными медицинскими роботами являются:

 

Робот Da Vinci

Японский робот Ханако (робот – симулятор пациента)

Японский робот медсестра

 

Последняя из выделенных нами роботов - развлекающие роботы. Сюда всходят категории развлекающих роботов – игрушки, актеры, музыканты, футболисты. Они призваны выполнять эстетические цели, развлекать и привлекать внимание. Отдельно могут быть выделены человекоподобные роботы (андройды).

Наиболее известными и интересными развлекающими роботами являются:

 

Корейский робот – актер, играющий в пьесе «Принцесса-робот и семь гномов»

Современные роботы – киборги, способные передать различные эмоции: гнев (слева) и удивление (справа)

Paul - робот- художник

 

Роботы – футболисты iCub, самый впечатляющий робот-гуманоид Робот Альберт Эйнштейн, умеет проявлять и передавать эмоции

Таким образом, более детальная характеристика современных роботов по группам позволила сделать следующие выводы:

- потенциал роботов не ограничен;

- взаимодействие робота и человека будет расширяться, роботы все больше будут выполнять рабочие операции взамен человека;

- современный робот уникален, для машины - в нем очень много человеческого, а для человека – в нем еще очень много механического

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

- роботы – это помощники человека на всех этапах развития общества;

- они выполняют разнообразные функции, передаваемые им самим человеком для повышения производительности и безопасности;

- спектр их использования разнообразен: производство, быт, наука, медицина, военная техника и т.д.;

- потенциал роботов не ограничен;

- взаимодействие робота и человека будет расширяться, роботы все больше будут выполнять рабочие операции взамен человека;

- современный робот уникален, для машины - в нем очень много человеческого, а для человека – в нем еще очень много механического

Список использованных источников и литературы

1. Иванов А.А. Основы робототехники. М.: Форум, 2012. – С. 224 (дата обращения: 30.09.2015).

2. Петреченко В. А. Потенциал российских инноваций на рынке систем автоматизации и робототехники: сайт - URL: http://www.rusventure.ru/ru/programm/analytics/docs/Otchet_robot-FINAL%20291014.pdf (дата обращения: 30.09.2015).

3. Попов А. А., Корнеева С. А. Предпосылки применения технологий для реализации виртуальной реальности в информационных системах в экономике // Экономика. Управление. Право. – 2012. - №4-1(28). – С.44-49 (дата обращения: 30.09.2015).

4. Что такое робот? Источник: http://www.prorobot.ru/12/robot-it-is.phpИсточник: http://www.prorobot.ru/12/robot-it-is.php

Приложение 1. Н

ВВЕДЕНИЕ

Впервые термин «робот» был употреблен К. Чапеком в пьесе «R.U.R.» в 1920 году.

Это слово произошло от чешского слова «robot» и /или от «robota» - подневольный труд или «rob» - раб.

В современных условиях роботы становятся нужными человеку во всех сферах его жизнедеятельности.

Они работают на предприятиях, прислуживают дома, возрастает их применение в сфере медицины, они способны заменить солдат на войне. Широкий спектр их применения определяется выполняемыми ими функциями, которыми их наделил человек.

Поэтому целью данной работы было выявление особенностей взаимодействия человека и роботов на различных этапах развития общества.

Цель определила задачи:

- представить этапы взаимодействия робота и человека;

- охарактеризовать современных роботов, выявить их способности и сферы использования.

Цель и задачи позволили конкретизировать объект и предмет исследования:

Объектом являются сами роботы и выполняемые ими функции;

Предметом – взаимодействие роботов и человека.

астольная игра «ЭТИ РАЗНЫЕ СОВРЕМЕННЫЕ РОБОТЫ»

 

 

Робот - манипулятор

Японский робот Ханако (робот – симулятор пациента)

Армейский робот БигДог (носит военное снаряжение )

Современные роботы – киборги, способные передать различные эмоции: гнев (слева) и удивление (справа)

Корейский робот – актер, играющий в пьесе «Принцесса-робот и семь гномов»

Противовзрывной робот, известного как ‘Dragon Runner’

Робот – учитель английского языка

 

 

Робот – сапер

Средневысотный беспилотныйлетательный аппарат с большой продолжительностью полета «Heron» для стратегических и тактических миссий

Военный самоходный робот «Крашер»

Марсоход Curiosity

Paul - робот- художник

Робот – спасатель

 

 

WildCat - робот – разведчик

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

- роботы – это помощники человека на всех этапах развития общества;

- они выполняют разнообразные функции, передаваемые им самим человеком для повышения производительности и безопасности;

- спектр их использования разнообразен: производство, быт, наука, медицина, военная техника и т.д.;

- потенциал роботов не ограничен;

- взаимодействие робота и человека будет расширяться, роботы все больше будут выполнять рабочие операции взамен человека;

- современный робот уникален, для машины - в нем очень много человеческого, а для человека – в нем еще очень много механического

 

 

Японский робот-силач

Kuratas — первый в мире гигантский робот. Его высота — 4 метра, весит он около 4,5 тонн.

Робот – манипулятор (литейное производство)

Роботы – футболисты WR-07 настоящий трансформер, способный перевоплощаться из транспортного средства в гуманоидную форму и обратно.

 

 

Стэнли (Stanley) – это автономное средство передвижения

QRIO танцующий робот

iCub, самый впечатляющий робот-гуманоид Робот Альберт Эйнштейн, умеет проявлять и передавать эмоции