Diferitele dispozitive automate ocupă un loc atât de puternic în viața umană, încât este aproape imposibil să ne imaginăm civilizația modernă fără ele. Cu toate acestea, istoria roboticii este foarte lungă, oamenii au învățat cum să creeze diverse mașini pentru aproape întreaga lor istorie. Desigur, mașinile antice nu pot fi comparate cu cele moderne, ele erau mai degrabă asemănările lor. Cu toate acestea, ei demonstrează că ideile de a crea mașini, în special imitația artificială a omului, pot fi urmărite până la cele mai vechi straturi ale istoriei umane.
Apariția cuvântului „robot”
Acest cuvânt a fost inventat de celebrul scriitor ceh Karel Capek. El a folosit pentru prima dată termenul în titlul piesei sale din 1920, Rossum's Universal Robots. Nu poate fi considerat însă autorul cuvântului „robot”, acesta provine doar din cehă robota, adică doar „muncă”. Potrivit scriitorului însuși, fratele său Joseph a oferit cuvântul, în timp ce Capek însuși nu a putut decide cum să-și numească personajele.
Intrama piesei lui Čapek pentru mulțiva părea familiar: la început, oamenii își exploatează servitorii mecanici în diverse slujbe grele, apoi se răzvrătesc și, la rândul lor, îi înrobesc pe oameni.
În sensul modern, un „robot” este un dispozitiv mecanic care funcționează singur conform unui anumit program, fără ajutor uman.
Conceptul de robotică și legile ei
În 1941, celebrele legi ale roboticii ale lui Isaac Asimov au fost formulate în povestea „Mincinosul”, care sunt concepute pentru a reglementa comportamentul acestor mașini.
- Un robot nu poate provoca daune unei persoane sau, prin inacțiunea acesteia, nu poate permite cauzarea acestei daune.
- Un robot trebuie să se supună unui om atâta timp cât nu contravine primei legi.
- Un robot se poate apăra atâta timp cât nu contrazice primele două legi.
Ulterior, pornind de la aceste legi, însuși Asimov și alți autori au creat un uriaș strat de lucrări dedicate relației dintre oameni și mașini.
Azimov a introdus conceptul de „robotică”. Cuvântul, folosit cândva într-o poveste fantastică, este acum numele unei ramuri științifice serioase, angajată în dezvoltarea și construcția diferitelor mecanisme, automatizarea proceselor etc.
Mașini ale lumii antice
Istoria roboticii își are rădăcinile în antichitate. Un fel de roboți au fost inventați în Egiptul antic în urmă cu mai bine de patru mii de ani, când preoții s-au ascuns în interiorul statuilor zeilor și au vorbit cu oamenii de acolo. În același timp, mâinile statuilor s-au mișcat șicapete.
Dacă dai frâu liber imaginației, poți găsi referiri la roboți, de exemplu, în miturile Greciei antice. Chiar și Homer menționează slujitorii mecanici pe care zeul grec antic Hephaestus i-a creat pentru sine, gigantul Talos, creat de el din bronz pentru a proteja Creta de inamic. Platon povestește despre omul de știință Archytas din Tarentum, care a făcut un porumbel artificial capabil să zboare.
Arhimede în secolul al III-lea î. Hr. ar fi realizat un aparat care amintește foarte mult de un planetariu modern: o minge transparentă condusă de apă, care afișa mișcarea tuturor corpurilor cerești cunoscute la acea vreme.
În Evul Mediu, oamenii au început deja să creeze mașini adevărate capabile să facă multe lucruri interesante. Încercările de a crea primele mașini umanoide aparțin, de asemenea, evului mediu.
Albert cel Mare, un alchimist celebru din secolul al XIII-lea, a creat un android care a acționat ca un paznic, deschizând ușa pentru a ciocăni și a se înclina în fața oaspeților (un android este un robot care copiază o persoană în aspect și comportament). De asemenea, a proiectat un mecanism capabil să vorbească cu o voce umană, așa-numitul cap vorbitor.
Cine a fost primul care a creat un robot?
Proiectul primului robot, despre care s-au păstrat informații de încredere, a fost creat de Leonardo da Vinci. Era un android care arăta ca un cavaler în armură. Conform desenelor lui Leonardo, acesta își putea mișca brațele și capul. Rămâne întrebarea de ce celebrul inventator nu și-a înzestrat cavalerul cu capacitatea de a-și mișca picioarele, adică de a merge. Poate că a considerat aceasta o problemă dificilă din punct de vedere tehnic (careeste complet adevărat). Sau s-a presupus că cavalerul ar trebui să călărească un cal, iar mobilitatea picioarelor nu este necesară pentru el.
Nu se știe sigur dacă da Vinci a reușit să-și construiască „terminatorul”, dar el a proiectat un robot leu care, când a apărut regele, și-a sfâșiat pieptul cu ghearele, arătând stema Franței. ascuns în el.
În plus, Leonardo avea idei și despre interacțiunea mecanismelor cu organele umane, adică deja la începutul secolelor XV-XVI a anticipat dezvoltarea modernă a protezelor controlate direct de sistemul nervos uman.
Muzicieni mecanici și motoare de mers
În secolul al XVI-lea, în Europa au fost create multe dispozitive, folosind în principal mecanisme de bobinaj (ceas). De exemplu, în Germania, s-au făcut o muscă artificială și un vultur care putea zbura, iar în Italia, o femeie robot care cânta la lăută.
În secolul al XVII-lea, europenii au dezvoltat și îmbunătățit primele „calculatoare” mecanice. La început pot doar să adună și să scadă, dar până la sfârșitul secolului sunt deja capabili de împărțire și înmulțire.
Acest moment poate fi considerat un punct de cotitură în istoria roboticii, întrucât încep să se dezvolte în paralel două ramuri ale cunoașterii, care în viitor vor fi folosite pentru a crea roboți moderni:
- dezvoltarea de mașini care imită și înlocuiesc o persoană și acțiunile sale;
- crearea de dispozitive concepute pentru a stoca și procesa informații.
În paralel, mecanicdispozitive umanoide capabile să cânte la instrumente muzicale, să scrie și să deseneze.
Debutul secolului al XIX-lea a fost marcat de începutul „prieteniei” oamenilor cu electricitate. Începe să se răspândească rapid și să pătrundă în multe sfere ale activității umane. În același timp, au fost îmbunătățite diverse calculatoare mecanice și mașini analitice, s-au inventat telefonul și telegraful.
Se cunosc povești despre diferite mașini umanoide care se presupune că au fost inventate și folosite în SUA în timpul secolului al XIX-lea:
- în 1865, designerul Johnny Brainard l-a creat pe așa-numitul om cu aburi, care a fost înhamat la un vagon în loc de un cal. Era, de fapt, o locomotivă care arăta ca o persoană (doar că mult mai mare). Trebuia să fie constant „înecat”, și era controlat, ca un cal, de frâiele. S-a susținut că ar putea „mergi” cu viteze de până la 50 km/h.
- După un timp, Frank Reid testează deja un „om electric”, dar se știu puține despre această invenție.
- În 1893, Archie Campion a introdus un model de soldat artificial alimentat cu abur numit Boilerplate, care ar fi fost folosit în mod repetat în practică, adică în lupte.
Toate aceste informații sunt interesante, dar ridică unele îndoieli, deoarece, în ciuda caracteristicilor aparent remarcabile, aceste produse nu au intrat niciodată în producție de masă, spre deosebire de locomotivele cu abur, navele cu abur și așa mai departe. Cel mai probabil, au existat doar sub formă de prototipuri și nu și-au găsit niciodată aplicația,fiind, de fapt, jucării pentru adulți.
Secolul al XX-lea este perioada de glorie a roboticii
În secolul al XX-lea, istoria roboticii intră în stadiul final, care a dus la crearea acelor roboți pe care omenirea îi cunoaște acum.
Se fac descoperiri în domeniul electronicii, apar diode și triode. Primele calculatoare cu tub sunt mai întâi dezvoltate în teorie și apoi implementate.
În același timp, este creat primul robot umanoid electronic, controlat de la distanță, capabil să se miște și să vorbească. Apoi vine un câine electronic care reacționează la lumină și poate latră.
Până la sfârșitul primei treimi a secolului al XX-lea, androizii controlați prin radio învață să vorbească la telefon, să meargă, chiar să acționeze ca lectori la o expoziție, să fumeze țigări și așa mai departe. În acel moment, mulți credeau deja că nu mai rămâne mult - iar roboții vor înlocui oamenii. Cu toate acestea, mai târziu devine clar că nu va fi posibil să folosiți androizii din acea vreme pentru orice fel de muncă din cauza dezvoltării insuficiente a tehnologiilor la acea vreme.
Dar aceste descoperiri nu-i opresc pe inventatori - androizi au continuat să apară și sunt încă în curs de dezvoltare.
În anii 1940-1950, perfecţionarea electronicii, calculatoarelor şi programării computerelor continuă, apare conceptul de „inteligenţă artificială”, după care se face un s alt semnificativ în dezvoltarea roboticii, roboţii încep să „devină inteligenţi”. repede.
În sfârșit, de la începutul anilor 60, visul omenirii începe să devină realitate - mașinile încep să înlocuiască oamenii cu grele, periculoase șilocuri de muncă neinteresante. Apar primii manipulatori robotici de tip modern. În primul rând, efectuează doar cele mai incomode operațiuni pentru un om, apoi sunt create linii de asamblare automate.
De-a lungul timpului, începe nebunia oamenilor cu roboți. Pentru copii sunt deschise multe cercuri și școli de robotică, se produc diverse jucării educaționale și constructori. Nici industria divertismentului nu stă deoparte - în 1986, a fost lansată prima parte a filmului „Terminator”, care a făcut furori în întreaga lume.
Robotică domestică
Istoria roboticii în Rusia, precum și în Europa, are mai mult de un secol. De ceva timp, oamenii de știință ruși țin pasul cu omologii lor europeni în proiectarea diferitelor automate: în ultima treime a secolului al XVIII-lea, a fost creată în Rusia o mașină de calcul numită mașina Jacobson, iar în 1790 Ivan Petrovici Kulibin a creat celebrul său ceas „ou”. În ele au fost încorporate mai multe figuri umane, care executau anumite acțiuni, ceasul cânta și un imn și alte melodii.
Oamenii de știință ruși au fost cei care au făcut câteva descoperiri semnificative în istoria roboticii. Semyon Nikolayevich Korsakov a pus bazele informaticii în 1832. A dezvoltat mai multe mașini capabile să efectueze calcule inteligente folosind carduri perforate pentru a le programa.
Boris Semenovich Jacobi în 1838 a inventat și testat primul motor electric, al cărui design fundamental rămâne relevant până în prezent. Jacobi,după ce l-a instalat pe o barcă, a făcut o plimbare de-a lungul Nevei cu ajutorul ei.
Academician P. L. Chebyshev În 1878, el a prezentat primul prototip de vehicul de mers pe jos - o mașină de mers pe jos.
M. A. Bonch-Bruevich a inventat declanșatorul în 1918, datorită căruia a devenit posibilă crearea primelor computere, iar V. K. Zworykin puțin mai târziu demonstrează un tub electronic care a dat naștere televiziunii.
Primul computer apare în URSS în 1948, iar deja în 1950 a fost lansat MESM (mică mașină electronică de calcul), la acea vreme cea mai rapidă din Europa.
Oficial, istoria roboticii în Rusia poate fi numărată din 1971. Apoi a fost creat catedra de robotica speciala si mecatronica la Scoala Superioara Tehnica Bauman Moscova, condusa de academicianul E. P. Popov. A devenit fondatorul școlii naționale de robotică de inginerie.
Știința autohtonă a concurat în mod adecvat cu cea străină. În 1974, un computer sovietic a devenit campion mondial la un turneu de șah între mașini. Iar supercomputerul Elbrus-3, creat în 1994, era de două ori mai rapid decât cel mai puternic computer american din acea vreme. Cu toate acestea, nu a fost pus în producție de masă, poate din cauza situației dificile din țară la acea vreme.
cosmonauți ruși automati
Oficial, începutul roboticii în Rusia datează din 1971. Atunci a fost recunoscută oficial ca știință în URSS. Deși până atunci, puștile de as alt de fabricație rusă explodau deja întinderile spațiului cu putere și putere.
În 1957, primul din lumesatelit artificial de pământ. În 1966, stația Luna-9 a transmis un semnal radio către Pământ de la suprafața Lunii, iar aparatul Venera-3, ajungând cu succes pe planetă, a instalat acolo un fanion al URSS.
În doar patru ani, încă două stații lunare au fost lansate și ambele și-au îndeplinit misiunea cu succes. Lunokhod-1, livrat de Luna-17, a funcționat de trei ori mai mult decât era planificat și a oferit oamenilor de știință sovietici o mulțime de informații valoroase.
În 1973, o altă stație din aceeași serie a livrat un alt rover lunar pe Lună, care și-a făcut față perfect sarcinii.
Robotica în vremea noastră
Roboții moderni au pătruns în multe domenii ale vieții umane. Diversitatea lor este uimitoare: aici sunt doar jucării pentru copii și fabrici întregi automatizate, complexe chirurgicale, animale de companie artificiale, vehicule militare și civile fără pilot. Dezvoltarea și îmbunătățirea lor constantă este realizată de multe organizații din lume. În Rusia, poziția de lider în robotica științifică este ocupată de Institutul Central de Cercetare de Robotică și Cibernetică Tehnică (Institutul Central de Cercetare de Robotică și Cibernetică Tehnică) din Sankt Petersburg, fondat în 1961 ca birou de proiectare la Institutul Politehnic. În acest cel mai mare centru, au fost dezvoltate sisteme electronice pentru nava spațială Buran, stațiile din seria Luna și stația spațială internațională.
Specialitatea „Mecatronică și Robotică” și altele similare sunt prezente în multeuniversități din lume. Specialiștii cu o astfel de educație sunt la mare căutare pe piața muncii, deoarece automatizarea pătrunde din ce în ce mai adânc în multe domenii ale activității umane. Pentru cei pasionați de subiect în timpul liber, au fost publicate multe cărți despre robotică, atât în Rusia, cât și în alte țări.
În ciuda faptului că tehnologia actuală a atins cote fără precedent, iar roboții sunt folosiți activ de oameni, reprezentanții lor umanoizi - androizii - sunt încă „fără muncă”. Ele sunt îmbunătățite, sunt dezvoltate modele din ce în ce mai complexe, dar în aplicare practică ele încă pierd fără speranță în fața „colegilor” pe roți, șenile și chiar staționare și rămân, în general, jucării. Faptul este că mersul uman este un proces foarte complex, care nu este atât de ușor de imitat pentru o mașină.
În plus, din punct de vedere practic, nu este nevoie urgentă de roboți umanoizi. În industrie, manipulatoarele staționare combinate în linii automate de producție funcționează cu succes. Acolo unde este necesară mișcarea, fie că este vorba despre încărcarea unui depozit, deminarea bombelor, inspectarea clădirilor distruse, un vehicul pe roți și șenile este mult mai ușor și mai eficient decât imitația picioarelor umane.
Cu toate acestea, oamenii nu refuză să lucreze pe androizi, competiții sunt organizate în mod regulat în întreaga lume, unde reprezentanții diferitelor școli de robotică își demonstrează abilitățile în a-și controla produsele. Turneele sunt organizate în mod constant direct între aparate, de exemplu, la șahsau fotbal.
Clasificarea roboților
Există mai multe metode de clasificare. După natura lucrărilor efectuate, mașinile se împart în industriale, construcții, pentru agricultură, pentru transport, gospodărie, militare, de securitate, medicale și de cercetare.
În funcție de tipul de control, acestea se împart în controlate de operator, semi-autonome și complet autonome.
Mașinile de primul tip sunt pur și simplu mașini controlate de la distanță (cel mai simplu exemplu este o mașină sau elicopter radio controlată pentru copii). Semiautonomii pot efectua unele dintre operații pe cont propriu, dar intervenția umană este încă necesară în punctele cheie. Roboții complet autonomi efectuează întreaga gamă de operații în mod independent (de exemplu, manipulatoare ale liniilor automate de asamblare).
După nivelul de mobilitate se disting următoarele clase de roboți: staționari și mobili. Staționar - aceștia sunt aceiași manipulatori pe care toată lumea este obișnuită să-i vadă, de exemplu, în fabricile de automobile. Mobilele sunt împărțite în continuare în mers pe jos, pe roți sau cu omidă.
Toboșari ai producției moderne
Diferitele producții industriale sunt industria în care cea mai mare parte a dispozitivelor automate moderne își găsesc aplicații practice.
Istoria roboticii industriale începe în 1725, când a fost inventată banda perforată în Franța, folosită la programarea răzătoarelor.
Începutul automatizării producției a avut loc în secolul al XIX-lea, cândFranța a început producția de masă de războaie automate pe cărți perforate.
În 1913, Henry Ford a instalat prima linie de asamblare pentru asamblarea mașinilor la fabrica sa. Asamblarea unei mașini a durat aproximativ o oră și jumătate. Desigur, această linie nu era încă complet automatizată, așa cum este acum, dar a fost o ieșire la un nivel de producție calitativ nou.
Oficial, utilizarea roboților în producție începe în 1961, când primul manipulator fabricat oficial a fost instalat la uzina General Motors din New Jersey. Această mașină a funcționat pe acționări hidraulice și a fost programată printr-un tambur magnetic.
Boom-ul automatizării industriale a venit în anii 1970. În 1970, primul manipulator de tip modern a fost creat în SUA pentru utilizare în industrie: avea acționări electrice cu șase grade de libertate și era controlat de la un computer. În paralel, au fost realizate dezvoltări în Elveția, Germania și Japonia. În 1977, a fost lansat primul robot fabricat în Japonia.
La începutul anilor 80, General Motors a început să-și automatizeze producția, iar deja în 1984 Rusia a început-o și ea - AvtoVAZ achiziționează o licență pentru producția independentă de roboți de la compania germană KUKA Robotics. Cu toate acestea, palma este încă la japonezi - la mijlocul anilor 90, două treimi din numărul total de roboți din lume era concentrat în Japonia, acum este aproximativ jumătate.
Astăzi imaginați-vă autovehicule și orice alte în linieproducția fără asistenți mecanici este aproape imposibilă. Primul loc este ocupat de aparatele de sudura automate. Precizia sudării robotizate cu laser este de zecimi de milimetru. Un astfel de dispozitiv este capabil să taie simultan metalul în părți.
Urmat de mecanisme care efectuează operațiuni de încărcare și descărcare, introducerea semifabricatelor în mașini și depozitarea produselor finite.
Al treilea loc în ceea ce privește automatizarea este forja și turnătoria. În acest moment, aproape toate astfel de ateliere din Europa sunt robotizate, deoarece condițiile de muncă acolo sunt foarte dificile pentru oameni.
Alte operațiuni pentru care mașinile automate sunt folosite cel mai des acum sunt îndoirea țevilor, găurirea, frezarea și șlefuirea suprafețelor.
Unde pot mașinile înlocui oamenii?
Răspunsul la întrebarea dacă o persoană sau un robot ar trebui să facă asta sau acea meserie constă în diferențele dintre oameni și mașini. În acest moment, chiar și cele mai avansate mașini funcționează după anumiți algoritmi (deși uneori foarte complexi) care sunt prestabiliți în program. Ei nu au liber arbitru, libertate de alegere, dorinte, impulsuri, nimic care sa determine componenta creativa a unei persoane.
Un robot poate face o treabă de mare complexitate și precizie, poate face această treabă în condiții în care o persoană nu ar trăi nici măcar o oră. Dar nu va putea scrie o carte sau un scenariu pentru un nou film, să creeze un tablou, decât dacă acesta a fost plantat anterior în memoria lui de către o persoană.
De aceea profesiicreativă, unde originalitatea este importantă, gândirea neconvențională, desigur, rămâne la oameni. Un robot poate fi sudor, încărcător, pictor, chiar astronaut, dar nu poate deveni (cel puțin în stadiul actual de dezvoltare) scriitor, poet sau artist.
Ar trebui să ne fie frică de roboți?
Frica principală a omenirii în raport cu mașinile este teama că ei, devenind perfecți, vor înceta într-o zi să se supună și vor începe să-și trăiască propriile vieți, transformând oamenii în sclavi. Această teamă a mers mână în mână cu dezvoltarea roboticii. Ea își găsește expresie atât în mitologie (de exemplu, mitul evreiesc al golemului care se răzvrătește împotriva creatorului său), cât și în artă. Cele mai cunoscute filme sunt „The Matrix”, „Terminator”, o mulțime de cărți care povestesc despre răscoala mașinilor. Piesa lui Karel Capek, care a dat viață cuvântului „robot”, se termină și cu aservirea umanității de către foștii ei slujitori.
Cu toate acestea, în stadiul actual de dezvoltare a științei, aceste temeri sunt lipsite de sens. Roboții nu au o conștiință asemănătoare unui om, așa că nu pot avea deloc dorințe, ca să nu mai vorbim de dorința de a prelua lumea.
Pentru a reproduce conștiința într-o mașină, o persoană trebuie mai întâi să-și dea seama care este propria sa conștiință, cum și din ce este formată. Răspunsul la această întrebare se află în adâncurile creierului uman, care este departe de a fi explorat pe deplin.
Pentru a se „revolta”, roboții trebuie să înțeleagă ce este dominația lumii și de ce au nevoie de ea.
Și până în acest moment, orice,chiar și cea mai complexă și perfectă mașină nu este în principiu diferită de un robot de bucătărie sau de râșnița de cafea. Prin urmare, întrebarea cine va fi în cele din urmă principalul de pe Pământ - un robot sau o persoană, nu este încă urgentă.
