Будущее за роботами: 11 трендов развития робототехники в ближайшие годы

Читать в полной версии

Люди склонны переоценивать эффект новейших технологий на ближайшее будущее и недооценивать их влияние на далекую перспективу. Но это не отменяет того, что экспертному сообществу, государству и бизнесу нужна «дорожная карта» развития инновационных отраслей в обозримом будущем.

Авторы ежегодного обзора рынка робототехники, который выпускает Сбербанк, обсудили со специалистами фундаментальные тенденции в этой области и в докладе за 2019 год представили 11 направлений, которые в ближайшие пять лет окажут наибольшее влияние на развитие робототехники в России и мире.

Даже если учитывать простейшие промышленные манипуляторы, в 2019 году на одного робота приходится около 3,5 тыс. человек, и соотношение это едва ли вырастет без радикальных перемен в науке о материалах, из которых создается робототехника, уверены авторы обзора. Особое внимание они уделяют двум перспективным материалам:

• нитрид галлия (GaN), который может успешно заменять кремний для производства транзисторов;
• графен, супертонкий и суперпрочный материал, из которого можно производить исполнительные приводы роботов, новые аккумуляторы и много чего еще.

Учитывая количество тепла, выделяемого при сгорании бензина и потребности человека в энергии, несложно высчитать, что если бы люди питались бензином, им нужно было бы всего 150 г топлива в день. В свою очередь, электромоторы сейчас еще менее энергоэффективны, нежели двигатель внутреннего сгорания. Чтобы роботы по своим возможностям могли конкурировать с человеком, нужны прорывные технологии в их энергообеспечении.

Например, это совершенствование нынешних литиевых аккумуляторов, создание новых элементов питания на основе водорода и прочее. Также нельзя забывать и об альтернативных, возобновляемых источниках энергии. Наконец, может быть реализована технология дистанционной подзарядки робота, например, от встроенных в пол или стены источников энергии.

Речь идет о системах управления беспилотным трафиком. Чтобы избежать несчастных случаев и аварий, транспортные роботы должны иметь канал взаимосвязи как с человеком, так и друг с другом.

Роботы должны понимать, что они делают и куда они двигаются не только в нормальных для человека условиях, но и там, куда люди просто так попасть не смогут: например, в горах или на морском дне.

Кроме этого, нельзя исключать ситуации, когда робот останется вообще без связи (например, под землей или при поломке спутника). На этот случай важно разрабатывать полностью автономную систему навигации для беспилотных устройств. Подобные наработки уже сейчас есть как за рубежом, так и в России.

Развитие искусственного интеллекта необходимо для создания действительно полезных и «умных» роботов. В перспективе нескольких лет аналитики Сбербанка выделяют в этой области четыре основополагающих вектора развития:

повышение эффективности использования нейросетей за счет усложнения их архитектуры или снижения энергопотребления; обучение алгоритмическим процедурам вместо жесткого программирования, что упростит, а значит, и ускорит процесс получения машиной навыков; массовое внедрение облачных сервисов для машинного обучения; совершенствование двигательных действий роботов благодаря технологиям искусственного интеллекта.

Экономика роботов, как и всех других инновационных технологий, заключается в повышении производительности труда. То есть автоматизация — это не самоцель, а инструмент повышения экономической эффективности. Авторы обзора склоняются к тому, что наилучший результат покажет не замена людей роботами, а их сотрудничество. По их словам, взаимодействие роботов и людей будет развиваться по четырем основным направлениям:

• робот как инструмент, повторяющий возможности человека (например, экзоскелеты и протезы);
• робот как инструмент, расширяющий возможности человека;
• робот-аватар, то есть машина, дистанционно управляемая человеком в труднодоступных местах;
• социальное взаимодействие с человеком, например голосовые помощники и чат-боты.

Авторы доклада Сбербанка полагают, что в ближайшие пять лет нас едва ли ждет прорыв в аппаратных технологиях для роботов («железо»), зато развитие программного обеспечения позволит увеличивать возможности и снижать издержки манипуляционной техники.

В первую очередь речь идет о совершенствовании обратной связи сенсоров. Робот, захватывая объект, должен будет детально сообщать оператору его вес, размеры, силу сжатия и т.д. Также новые компьютерные технологии позволят программировать более сложные траектории движения манипуляторов.

Одно из определений понятия «робот», которого придерживаются аналитики Сбербанка, гласит, что это машина, которая умеет воспринимать окружающий мир с помощью сенсоров, обрабатывать полученные таким образом сигналы и соответствующим образом реагировать. Удешевление, упрощение и совершенствование возможностей сенсорики — один из ключевых трендов развития робототехники в ближайшие годы.

Чтобы обучать роботов, нужны большие объемы данных. Чтобы их получать, необязательно строить модель робота — иногда это может быть экономически невыгодно, иногда даже опасно для человека. Поэтому объемы создания компьютерных симуляторов робота с расширением автоматизации будут только увеличиваться.

Фундаментально принципы создания приводных механизмов едва ли изменятся, но и тут авторы обзора находят поле для внедрения инноваций. Помимо указанных в первом пункте новых суперпрочных материалов, это могут быть новые двигатели и редукторы.

Опять же речь идет в первую очередь об инновациях в программном обеспечении. Библиотеки электронных компонентов, качественные цифровые дневники, инструменты виртуальной реальности способны упростить процесс проектирования изделия.

На этапе же производства стимулировать прогресс робототехники станет появление новых материалов, их удешевление, а также развитие 3D-печати. Здесь также не обойтись без оптимизации программного обеспечения, которое позволит создавать новые машины проще и быстрее.