Стремительный прогресс робототехники будоражит воображение и дает почву для спекуляций на тему, что роботы захватят мир. Какой сценарий в итоге реализуется — мрачный в духе «Терминатора» или вполне позитивный, пока можно только гадать, и пусть этим занимаются писатели-фантасты и Голливуд. Однако в том, что использование роботов может принести существенную выгоду бизнесу, уже не приходится сомневаться. Также очевидно, что роботизация порождает целый клубок технических, социальных и гуманитарных проблем: отнимут ли роботы рабочие места у людей, кого должен спасать беспилотный автомобиль в случае ДТП — пассажира или пешехода, есть ли у роботов права, должны ли роботы платить налоги и т. д. О различных аспектах отношений роботов, людей, общества и бизнеса говорили участники апрельской конференции «Роботикс», организованной Фондом «Сколково».

С уверенностью можно сказать, что робототехника сегодня — это самая междисциплинарная область человеческих знаний. Причем человеческих — это только пока. Искусственный интеллект является одним из ключевых компонентов робототехники и, возможно, скоро внесет свою лепту и в расширение нашего научного багажа. На открытии конференции ректор Сколтеха Александр Кулешов сказал, что роботам нужно больше интеллекта и он больше всего хотел бы увидеть именно такие решения — потому что просто комбинация механики с электротехникой не дает подлинного прорыва.

Роботизация производства

Однако на текущий момент наш мир заселен не слишком умными роботами. Большинство из них трудится в автомобильной и электронной промышленности — отраслях, ориентированных на массовое производство сложных изделий, где замена ручного труда роботами, прежде всего на сборочных операциях, дает конкретный экономический эффект. То есть, это старый добрый конвейер Генри Форда, доведенный до совершенства и способный работать круглосуточно семь дней в неделю без проблем с профсоюзами и трудовым законодательством.

Действительно, что же здесь революционного? «Мы же не считаем автоматическую производственную линию роботом, не так ли?» — задал риторический вопрос Дмитрий Песков, руководитель направления «Молодые профессионалы» Агентства стратегических инициатив. «Однако механическая рука, по сути обычный робот-манипулятор уже вызывает массу восторгов. Все дело в антропоморфности — широкой публике любой механизм, хотя бы отдаленно внешне похожий на человека представляется роботом,» — добавил он.

Еще в конце 1980-х на заводе «Элион» в Зеленограде нам показывали автоматизированный участок, где между станками и складом катались самоходные тележки, а специальные манипуляторы передавали заготовки на обработку и забирали обратно готовые изделия. Точили на этой линии маховики для кассетных магнитофонов, и в результате внедрения инновации удалось высвободить шесть или семь токарей, что рассматривалось как достижение. Но даже если смасштабировать один такой участок до целого завода-автомата, суть дела не изменится: это не робот, потому что управление всем процессом осуществляется на основании жесткого алгоритма, пусть даже весьма сложного.

Конечно, современные предприятия Mercedes или BMW, где десятки промышленных роботов за несколько минут собирают автомобиль, выглядят гораздо более впечатляюще. Тем не менее, интеллекта в них сильно не прибавилось, поскольку эти роботы все равно не принимают ответственных решений, не придумывают ничего нового, а просто выполняют рутинные операции. Перефразируя Йозефа Шумпетера, автора термина «инновации», можно сказать, что сколько промышленных роботов вы не поставьте в ряд, умный завод у вас при этом не получится.

Революционные изменения наступят, когда роботы начнут делать роботов, как говорится в концепции «Индустрия 4.0» — не собирать устройства, спроектированные человеком, следуя программе, которую он в них заложил, а именно делать — то есть придумывать новых роботов для каких-то специфических задач и организовывать их производство. Но до этого еще далеко, а пока по данным International Federation of Robotics в 2015 г. объем продаж промышленных роботов вырос на 15% и составил более 250 тыс. штук, а всего их находится в эксплуатации 1,6 млн. Ожидается, что к 2019 г. эта цифра вырастет до 2,6 млн. единиц, причем 40% поставок пойдет в Китай.

Плотность роботского населения (уровень роботизации) сильно варьируется по странам. Так в 2015 г. в Корее она составляла 531 робот на 10 тыс. человек, занятых в промышленном производстве, следом шли Япония и Германия (примерно по 300 роботов), дальше Тайвань, Италия, США, Испания и Канада (от 100 до 200). Китай по уровню роботизации все еще уступает другим промышленным лидерам — там было всего 49 роботов на 10 тыс. рабочих, но динамика в этой стране потрясающая и в скором времени ситуация может измениться.

Согласно Boston Consulting Group, в промышленном производстве в 2015 г. только 10% задач были выполнены роботами. Однако аналитики ожидают, что этот показатель возрастет до 25% к 2025 г. Так что разговоры о том, что роботы отнимут рабочие места у людей — это страшилка для обывателей. На самом деле автоматизация часто имеет обратный эффект и способствует росту количества рабочих мест, показало совместное исследование Mannheim Centre for European Economic Research (ZEW) и University of Utrecht (2016). Механизм здесь следующий: автоматизация снижает стоимость производства и цену продукта, снижение цены вызывает рост спроса, а рост спроса вызывает рост занятости. Это прослеживается на примере автомобильной индустрии США, где в 2010-2015 гг. было установлено 80 тыс. промышленных роботов и появилось 230 тыс. новых рабочих мест. Аналогичная картина и в Германии за тот же период — число роботов увеличивалось в среднем на 3% каждый год (+13 тыс. штук) при росте занятости 2,5% в год (+93 тыс. человек).

К сожалению, о России в контексте глобальной роботизации говорить не приходится. По данным IFR, в 2015 г. у нас было установлено 615 промышленных роботов, а их плотность примерно 1 на 10 тыс. рабочих — это предпоследнее место в рейтинге IFR. Собственного производства роботов в России нет, и отставание в этой области грозит катастрофическими последствиями. Согласно исследованию Организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР/OECD), компании, которые эффективно используют технологические инновации, в десять раз более продуктивны, чем те, кто этого не делает. «Провал в развитии ИИ и робототехники в эпоху глобализации будет означать, что следующей волны модернизации для нас уже не будет никогда, — говорит Альберт Ефимов, главный робототехник Сколково. — Если наша страна не будет думать о своих роботах, то чужие роботы будут думать о нашей стране».

Если ваш напарник — робот

«Робот не может причинить вред человеку или своим бездействием допустить, чтобы человеку был причинён вред» — гласит первый закон робототехники, впервые сформулированный Айзеком Азимовым в 1942 г., когда еще роботов и в помине не было. Впоследствии эту идиллическую картину служения роботов человечеству омрачили сомнения в том, будут ли люди вообще нужны будущей роботской цивилизации — например, Илон Маск активно предостерегает нас: мол, несмотря на благие намерения ученых, может появиться «полк роботов, оснащенных искусственным интеллектом, способных уничтожить человечество». Едва ли кто может дать точный прогноз, как оно произойдет на самом деле, а жить и трудиться бок о бок с роботами многим приходится уже сейчас — и поэтому актуален вопрос обеспечения безопасности такого взаимодействия.

Действительно, обычные промышленные роботы не станут церемониться с каким-либо биологическим объектом, который окажется в зоне их действия. Проще говоря, зашибут насмерть, если вы подвернетесь им под руку — без всякого злого умысла, просто потому, что они двигаются очень быстро, больше 3 м/с, и могут нести груз в несколько сотен килограмм. Единственно разумным решением будет не стоять у них на пути — поэтому люди содержат их в клетках, как диких животных — см. тот же автосборочный конвейер.

Но как быть, когда роботы и люди должны находиться в одном пространстве? Вовсе не из желания сблизиться и установить отношения, просто в силу необходимости — сегодня еще не все операции хорошо выполняются роботами. Не стоит также забывать, что роботы пока стоят довольно дорого и заменить ими вообще всех рабочих будет элементарно нерентабельно.

Поэтому ключ к эффективности производства лежит в разумном сочетании автоматизированных и неавтоматизированных функций, а для этого роботы и люди должны трудиться вместе. В исследовании MIT, проведенном на фабрике BMW, было показано, что смешанные команды из людей и роботов могут быть более производительными, чем команды, состоящие только из людей или только из роботов. Кроме того, при участии в процессе роботов время простоя человека сокращается на 85%.

В ответ на этот вызов активно развивается направление так называемых «коллаборативных» роботов, или коботов, говорит доктор Михаэль Хофбаур из института Joanneum Research, специализирующегося на робототехнике и механотронике: «Работая рядом с человеком, коботы зачастую играют роль „третьей руки“, поднимая или перемещая в заданную точку, поворачивая необходимым образом те или иные предметы, с которыми человек совершает те или иные манипуляции. Робот может облегчать работу человека, к тому же он выполняет операции с высокой точностью и постоянным качеством. За счет способности робота воспринимать окружающую среду, он хорошо „понимает“ то, что от него требуется человеку, заменяя во многих случаях человека-напарника.»

Естественно, во главу угла при этом ставится безопасность — робот должен обладать «органами чувств», позволяющими заметить человека и остановиться, не причинив ему вреда. Кроме того, ограничивают массу и скорость движения таких роботов, чтобы снизить риск случайного столкновения. Эти вопросы регулируются стандартом безопасности для промышленных роботов ISO 10218, определяющим коллаборативность как «состояние, в котором надлежащим образом спроектированный робот работает в непосредственной кооперации с человеком внутри определенного рабочего пространства».

Безопасность — необходимое условие, но не достаточное. Автоматические двери в метро тоже не причинят вам серьезного вреда, а всего лишь слегка прижмут, и в этом нет никакого чуда, достаточно простой механики, чтобы ограничить усилие. От робота-напарника человек ждет также определенного уровня интеллекта, чтобы он действительно стал помощником, а не еще одним механическим инструментом. Например, чтобы можно было попросить его подать отвертку — и он подал бы ее, причем рукояткой вперед, как это принято у людей.

Эта задача куда серьезнее, чем только лишь обеспечение безопасности, здесь требуется весьма серьезный искусственный интеллект, потому что в отличие от промышленных роботов, запрограммированных выполнять заданные действия, коботу придется все время учиться и угадывать, что от него хочет человек. К счастью, определенный прогресс в этом направлении есть: на рынке появились обучаемые универсальные роботы, которых можно приспособить для самых разнообразных задач. Из этой «породы» был и робот-бариста, который наливал посетителям кофе на выставке в Сколково. Кстати, первая реальная кофейня с роботом-бариста открылась в феврале 2017-го в Сан-Франциско, чашка эспрессо здесь стоит 2,25 долл. — вдвое дешевле, чем в среднем по городу. Даже при том, что проект обошелся инвесторам в 5 млн. долл., они уверены, что он окупится. Разумеется, не с одной кофейни, в их планы входит расширение бизнеса — в больших масштабах экономия на персонале даст ожидаемый экономический эффект.

Но зачем заставлять роботов варить кофе, когда на рынке полно вендинговых кофейных автоматов? Это выглядит скорее как пиар, способ привлечения внимания к новой технологии — но тем интереснее, смогут ли роботы выиграть соревнование у специально спроектированных для конкретной задачи устройств. Взгляните на это как на пилотный проект, демонстрирующий возможности технологии: она открывает широкие перспективы роботизации малого бизнеса — кофеен, пекарен, ресторанов, ремонтных мастерских, любого мелкосерийного производства и т. д. При цене порядка 25 тыс. евро подобное умное устройство от датской компании Universal Robots окупается всего за шесть месяцев. Кстати, сколковский робот-бариста был сделан на базе именно такой модели буквально за несколько дней.

В настоящее время продажи коботов составляют 5% от общего рынка роботов, но в ближайшем будущем ожидается значительный рост, как минимум в десять раз за период с 2015 по 2020 гг. Наверное, аналитикам вскоре придется ломать голову, как включить этих новых «сотрудников» в бизнес-процессы. Видимо, придется дополнить привычные нотации типа UML, BPMN и EPC новыми символами, обозначающими, что данное действие выполняется не человеком, а коллаборативным роботом, который также может принимать собственные решения, ошибаться, пробовать новые варианты. Возможно, наряду с выражением «человеческий фактор» войдет в обиход и «роботский фактор» для обозначения особенностей их поведения.

Симбиотическая автономия

Профессор Мануэла Велосо, руководитель департамента машинного обучения университета Карнеги-Мелон, верит в будущее, в котором люди и интеллектуальные системы неразделимы, связаны друг с другом в непрерывном обмене информацией и целями, называя это состояние «симбиотической автономией».

Она тестирует эту идею в кампусе своего университета, где обитает популяция коботов — довольно простых с точки зрения механики роботов, способных лишь катиться по гладкому полу и даже не имеющих рук. Вместо рук у них лишь корзина, куда можно положить какую-то вещь и кобот отвезет ее в нужное место, чтобы передать другому человеку. Зато эти коботы обладают удивительной способностью к коммуникации и постоянно ее совершенствуют. Например, кобот может попросить кого-нибудь открыть ему дверь или нажать кнопку лифта, чтобы он мог добраться в нужное место. «Мы проводим исследования, в частности, по эффективной локализации и навигационным алгоритмам мобильных роботов в реальном времени, симбиотическим взаимодействием человека и робота и многозадачному планированию динамических задач с несколькими роботами», — говорит Мануэла Велосо.

Интересно отметить, что исследования в Карнеги-Мелон идут в ином направлении, чем в компании Boston Dynamics, чьи роботы-скакуны давно стали звездами YouTube. Конечно, преодоление роботами препятствий и бег по пересеченной местности выглядят более зрелищно по сравнению с перемещением по офису самодвижущейся тележки с корзиной, но по сути это взаимодополняющие вещи: настоящий робот должен уметь бегать, ориентироваться в пространстве и нормально общаться с человеком.

За несколько лет, что длится эксперимент, коботы проехали по зданию Центра Гейтса Хиллмана больше тысячи километров и изрядно поумнели. В принципе, это типичные сервисные роботы, которые могли бы показывать дорогу пассажирам во многолюдных аэропортах, подавать еду, обслуживать встречи и многое другое. По состоянию на 2015 г. в мире насчитывалось около 600 компаний, занимавшихся разработкой сервисных роботов, сообщает IFR. Причем чуть менее половины из них находятся в США и Канаде, опережая другие регионы со значительным отрывом. Между тем, ожидается взрывной рост этого направления — к 2019 г.у будет использоваться порядка 30 млн. домашних роботов и еще 11 млн. роботов в сфере развлечений. Отдельно стоит упомянуть про сервисных роботов в логистике, военном деле и полевых работах — всего около 333 тыс. к 2019 г. Это сильно меньше по количеству по сравнению с потребительским рынком, но гораздо превосходит его по важности и сложности задач.

Робот размером с Интернет

Стоит учесть еще один момент: если мы говорим, что робот оснащен искусственным интеллектом, это автоматически означает, что он подключен к Интернету и имеет доступ ко всем данным, которые там есть, а также может взаимодействовать с другими ИИ, а это уже совершенно другой уровень! То есть, мы имеем дело с взаимосвязанной системой роботов невиданного ранее масштаба. Таким образом, Интернет вещей на наших глазах превращается в Интернет роботизированных вещей — Internet of Robotic Things (IoRT). Ожидается, что к 2022 г. объем рынка IoRT составит 21,44 млрд. долл., а в период между 2016 и 2022 гг. он будет расти на 29,7% в год (по данным Markets and Markets).

Брюс Шнайер, CTO Resilient Systems, в своей колонке в Forbes размышляет, к каким последствиям это может привести: «Интернет вещей будет все чаще совершать действия для нас и от нашего имени. Все чаще вмешательство человека становится ненужным. Датчики будут собирать данные. Смарт-системы будут их интерпретировать и решать, что делать. А механические устройства будут выполнять действия в физическом мире. Можно представить, что датчики — это глаза и уши Интернета, различные актуаторы — его руки и ноги, а вычислительные системы в облаках — мозг. Это делает будущее яснее. Интернет теперь чувствует, думает и действует. Мы строим робота мирового масштаба и даже этого не осознаем. Я начал называть этого робота World-Sized Web».

Конечно, у этого мега-робота нет единого центра управления, он не может действовать как единое целое — и вряд ли сможет, поэтому не стоит сразу рисовать себе какие-то апокалиптические сценарии. Но одно совершенно ясно: возникают новые риски и угрозы и лучше уже сейчас начать об этом думать, чем ждать, пока что-то случится.

ИИ и робототехника — «Куликово поле XXI века»

Как предрекал когда-то Станислав Лем в книге «Мегабитовая бомба», для того, чтобы продолжать развитие науки и техники, человечеству может элементарно не хватить ученых — потому что спектр исследований настолько расширится, что придется очень точно выбирать, какими направлениям заниматься, а каким нет. Похоже, мы вплотную приблизились к этому барьеру и уже не можем бежать сразу во всех направлениях. В частности, Альберт Ефимов приводит пример, что в одном из наших федеральных институтов развития насчитывается более 300 инновационных приоритетов. «Как можно быть конкурентными во всех из них?» — спрашивает он.

По мнению главного робототехника Сколково, искусственный интеллект и робототехника станут «полем Куликовым XXI века»: провал в создании конкурентных технологий лишь по одному направлению — развитию искусственного интеллекта и передовой робототехники — может привести к катастрофическим социально-экономическим последствиям для страны.

К счастью, ситуация небезнадежна. Потому что несмотря на все перечисленные достижения, робототехника как отрасль в целом пока находится на старте и еще можно успеть впрыгнуть в этот поезд. Причем сейчас стало очевидно, что основную ценность в роботе составляет его интеллект — программное обеспечение, тогда как механическая часть — сервоприводы, датчики, системы технического зрения и прочие железные компоненты переходят если не в разряд ширпотреба, то становятся вполне доступными. То есть, возникает ситуация, в чем-то аналогичная появлению персонального компьютера — вы можете собрать своего робота из стандартных комплектующих и придать ему уникальность за счет софта.

В России как грибы растут детские школы и кружки робототехники — большинство посетителей Skolkovo Robotics были как раз школьники и студенты. Кстати, большинство участников, представлявших свои разработки на выставке — тоже. Значит, буквально через несколько лет на рынке будет если не достаточное, то хотя бы заметное количество специалистов с практическими знаниями в области «роботостроения», которые смогут раскрутить этот маховик и вывести страну на достойные позиции в IV промышленной революции.

Версия для печати