Olika automatiska enheter intar en så stark plats i mänskligt liv att det är nästan omöjligt att föreställa sig den moderna civilisationen utan dem. Robotikens historia är dock väldigt lång, människor har lärt sig att skapa olika maskiner under nästan hela sin historia. Naturligtvis kan gamla maskiner inte jämföras med moderna, de var snarare deras likheter. De visar dock att idéerna om att skapa maskiner, i synnerhet den konstgjorda imitationen av människan, kan spåras tillbaka till de äldsta skikten av mänsklighetens historia.
Utseendet på ordet "robot"
Detta ord myntades av den berömde tjeckiske författaren Karel Capek. Han använde termen först i titeln på sin pjäs från 1920 Rossum's Universal Robots. Han kan dock inte betraktas som författare till ordet "robot", det kommer bara från det tjeckiska robota, som betyder bara "arbete". Enligt författaren själv erbjöd hans bror Joseph ordet, medan Capek själv inte kunde bestämma hur han skulle namnge sina karaktärer.
Handlingen i Čapeks pjäs för mångakommer att verka bekanta: till en början utnyttjar människor sina mekaniska tjänare i olika svåra jobb, sedan gör de uppror och förslavar i sin tur människor.
I modern mening är en "robot" en mekanisk anordning som arbetar enligt ett givet program på egen hand, utan mänsklig hjälp.
Begreppet robotik och dess lagar
1941 formulerades Isaac Asimovs berömda robotlagar i berättelsen "The Liar", som är designade för att reglera beteendet hos dessa maskiner.
- En robot kan inte orsaka skada på en person eller, genom sin passivitet, tillåta denna skada att tillfogas.
- En robot måste lyda en människa så länge den inte strider mot den första lagen.
- En robot kan försvara sig så länge den inte strider mot de två första lagarna.
Sedan, med utgångspunkt från dessa lagar, skapade Asimov själv och andra författare ett enormt lager av verk ägnade åt relationen mellan människor och maskiner.
Azimov introducerade konceptet "robotics". Ordet, som en gång användes i en fantasiberättelse, är nu namnet på en seriös vetenskaplig gren, engagerad i utveckling och konstruktion av olika mekanismer, processautomation, etc.
Den antika världens maskiner
Robotikens historia är rotad i antiken. Någon sorts robotar uppfanns i det forntida Egypten för mer än fyra tusen år sedan, när prästerna gömde sig inne i statyerna av gudarna och pratade med människor därifrån. Samtidigt flyttade statyernas händer ochhuvuden.
Om du ger fantasin fritt spelrum kan du hitta referenser till robotar, till exempel i myterna om det antika Grekland. Till och med Homeros nämner de mekaniska tjänarna som den antika grekiska guden Hefaistos skapade åt sig själv, jätten Talos, skapad av honom av brons för att skydda Kreta från fienden. Platon berättar om vetenskapsmannen Archytas från Tarentum, som gjorde en konstgjord duva som kan flyga.
Archimedes på 300-talet f. Kr. ska ha tillverkat en apparat som påminner mycket om ett modernt planetarium: en genomskinlig boll som drivs av vatten, som visade rörelsen hos alla himlakroppar som var kända vid den tiden.
På medeltiden började människor redan skapa riktiga maskiner som kunde göra många intressanta saker. Försöken att skapa de första humanoida maskinerna hör också till medeltiden.
Albert den store, en berömd alkemist från 1200-talet, skapade en android som fungerade som en portvakt och öppnade dörren för att knacka och buga för gäster (en android är en robot som kopierar en person i utseende och beteende). Han designade också en mekanism som kan tala med en mänsklig röst, det så kallade talking head.
Vem var först med att skapa en robot?
Projektet med den första roboten, om vilken tillförlitlig information har bevarats, skapades av Leonardo da Vinci. Det var en android som såg ut som en riddare i rustning. Enligt Leonardos teckningar kunde han röra sina armar och huvud. Frågan kvarstår varför den berömda uppfinnaren inte gav sin riddare förmågan att röra sina ben, dvs gå. Kanske ansåg han att detta var ett tekniskt svårt problem (somär helt sant). Eller så antogs det att riddaren skulle rida en häst, och benens rörlighet är inte nödvändig för honom.
Det är inte säkert känt om da Vinci kunde bygga sin "terminator", men han designade en lejonrobot som, när kungen dök upp, slet hans bröstkorg med klorna och visade Frankrikes vapensköld. gömd i den.
Dessutom hade Leonardo också idéer om samspelet mellan mekanismer och mänskliga organ, d.v.s. redan vid sekelskiftet 1400-1500 förutsåg han den moderna utvecklingen av proteser som styrs direkt av det mänskliga nervsystemet.
Mekaniska musiker och gångmotorer
Under 1500-talet skapades många enheter i Europa, främst med hjälp av lindningsmekanismer (ur). Till exempel i Tyskland tillverkades en konstgjord fluga och en örn som kunde flyga, och i Italien en kvinnlig robot som spelade luta.
Under 1600-talet utvecklade och förbättrade européer de första mekaniska "kalkylatorerna". Till en början kan de bara addera och subtrahera, men i slutet av århundradet är de redan kapabla till division och multiplikation.
Detta ögonblick kan betraktas som en vändpunkt i robotikens historia, eftersom två kunskapsgrenar börjar utvecklas parallellt, som i framtiden kommer att användas för att skapa moderna robotar:
- utveckling av maskiner som imiterar och ersätter en person och hans handlingar;
- skapande av enheter utformade för att lagra och bearbeta information.
Parallellt, mekaniskthumanoida enheter som kan spela musikinstrument, skriva och rita.
Början av 1800-talet präglades av början av "vänskap" mellan människor med elektricitet. Det börjar spridas snabbt och tränger in i många sfärer av mänsklig aktivitet. Samtidigt förbättrades olika mekaniska datorer och analysmaskiner, telefonen och telegrafen uppfanns.
Berättelser är kända om olika humanoida maskiner som påstås ha uppfunnits och använts i USA under 1800-talet:
- 1865 skapade designern Johnny Brainard den så kallade ångmannen, som spändes till en vagn istället för en häst. Det var i själva verket ett lok som såg ut som en person (bara mycket större). Den måste hela tiden "dränkas", och den styrdes, som en häst, av tyglar. Det påstods att han kunde "gå" i hastigheter upp till 50 km/h.
- Efter ett tag testar Frank Reid redan en "elektrisk man", men lite är känt om denna uppfinning.
- 1893 introducerade Archie Campion en modell av en konstgjord ångdriven soldat kallad Boilerplate, som påstås ha använts upprepade gånger i praktiken, d.v.s. i strider.
All denna information är intressant, men väcker vissa tvivel, för trots de till synes enastående egenskaperna gick dessa produkter aldrig i massproduktion, till skillnad från ånglok, ångfartyg och så vidare. Troligtvis existerade de bara i form av prototyper och hittade aldrig sin tillämpning,är faktiskt leksaker för vuxna.
1900-talet är robotikens storhetstid
På 1900-talet går robotteknikens historia in i sitt slutskede, vilket ledde till skapandet av de robotar som mänskligheten känner till nu.
Genombrott görs inom elektronikområdet, dioder och trioder dyker upp. De första rördatorerna utvecklas först i teorin och implementeras sedan.
Samtidigt skapas den första elektroniska mänskliga roboten, styrd på avstånd, som kan röra sig och prata. Sedan kommer en elektronisk hund som reagerar på ljus och kan skälla.
I slutet av den första tredjedelen av 1900-talet lär radiostyrda androider att prata i telefon, gå, till och med agera föreläsare på en utställning, röka cigaretter och så vidare. I det ögonblicket trodde många redan att det inte fanns mycket kvar – och robotar skulle ersätta människor. Men senare blir det klart att det inte kommer att vara möjligt att använda dåtidens androider för någon form av arbete på grund av den otillräckliga utvecklingen av teknologier vid den tiden.
Men dessa fynd stoppar inte uppfinnarna – androider fortsatte att dyka upp och utvecklas fortfarande.
På 1940-1950-talet fortsätter förbättringen av elektronik, datorer och datorprogrammering, begreppet "artificiell intelligens" dyker upp, varefter det sker ett betydande steg i utvecklingen av robotik, robotar börjar "bli smarta " snabbt.
Äntligen, från början av 60-talet, börjar drömmen om mänskligheten att gå i uppfyllelse - maskiner börjar ersätta människor med tunga, farliga ochointressanta jobb. De första robotmanipulatorerna av modern typ dyker upp. Först utför de bara de mest obekväma operationerna för en människa, sedan skapas automatiska monteringslinjer.
Med tiden börjar vurm med människor med robotar. Många cirklar och skolor för robotik öppnas för barn, olika pedagogiska leksaker och konstruktörer produceras. Nöjesbranschen står heller inte åt sidan – 1986 släpptes första delen av filmen "Terminator", som slog igenom världen över.
Husrobotik
Robotikens historia i Ryssland, såväl som i Europa, har mer än ett sekel. Ryska forskare har sedan en tid tillbaka hängt med sina europeiska motsvarigheter i designen av olika automater: under den sista tredjedelen av 1700-talet skapades en datormaskin kallad Jacobson-maskinen i Ryssland, och 1790 skapade Ivan Petrovich Kulibin hans berömda "ägg"-klocka. Flera människofigurer var inbyggda i dem, som utförde vissa handlingar, klockan spelade även en psalm och andra melodier.
Det var ryska forskare som gjorde flera betydande upptäckter i robotikens historia. Semyon Nikolayevich Korsakov lade grunden till datavetenskap 1832. Han utvecklade flera maskiner som kan utföra intelligenta beräkningar genom att använda hålkort för att programmera dem.
Boris Semenovich Jacobi 1838 uppfann och testade den första elmotorn, vars grundläggande design är relevant än i dag. Jacobi,efter att ha installerat den på en båt tog han en promenad längs Neva med dess hjälp.
Academician P. L. Chebyshev År 1878 presenterade han den första prototypen av ett gående fordon - en gående bil.
M. A. Bonch-Bruevich uppfann avtryckaren 1918, tack vare vilken skapandet av de första datorerna blev möjligt, och V. K. Zworykin demonstrerar lite senare ett elektroniskt rör som gav upphov till tv.
Den första datorn dök upp i Sovjetunionen 1948, och redan 1950 släpptes MESM (small electronic calculating machine), på den tiden den snabbaste i Europa.
Officiellt kan robotikens historia i Ryssland räknas från 1971. Sedan skapades avdelningen för speciell robotik och mekatronik vid Bauman Moskva Högre Tekniska Skola, ledd av akademiker E. P. Popov. Han blev grundaren av National School of Engineering Robotics.
Inhemsk vetenskap konkurrerade tillräckligt med utländsk. Redan 1974 blev en sovjetisk dator världsmästare i en schackturnering bland maskiner. Och superdatorn Elbrus-3, skapad 1994, var dubbelt så snabb som den mest kraftfulla amerikanska datorn på den tiden. Den sattes dock inte i massproduktion, kanske på grund av den svåra situationen i landet vid den tiden.
ryska automatiska kosmonauter
Officiellt går robotteknikens början i Ryssland tillbaka till 1971. Det var då som det officiellt erkändes som en vetenskap i Sovjetunionen. Även om vid den tiden redan rysktillverkade automatgevär plöjde rymdens vidder med kraft och kraft.
1957, världens förstakonstgjord jordsatellit. 1966 sände Luna-9-stationen en radiosignal till jorden från månens yta, och Venera-3-apparaten, efter att ha nått planeten, installerade en vimpel av Sovjetunionen där.
På bara fyra år lanserades ytterligare två månstationer och båda slutförde sitt uppdrag framgångsrikt. Lunokhod-1, levererad av Luna-17, arbetade tre gånger längre än planerat och gav sovjetiska forskare mycket värdefull information.
År 1973 levererade en annan station i samma serie ytterligare en månrover till månen, som också klarade sin uppgift perfekt.
Robotik i vår tid
Moderna robotar har trängt in på många områden av mänskligt liv. Deras mångfald är fantastisk: här finns bara leksaker för barn och hela automatiserade fabriker, kirurgiska komplex, konstgjorda husdjur, militära och civila obemannade fordon. Deras ständiga utveckling och förbättring utförs av många organisationer i världen. I Ryssland är den ledande positionen inom vetenskaplig robotik upptagen av Central Research Institute of Robotics and Technical Cybernetics (Central Research Institute of Robotics and Technical Cybernetics) i St. Petersburg, grundat 1961 som designbyrå vid Polytechnic Institute. I detta största centrum utvecklades elektroniska system för rymdfarkosten Buran, stationer i Luna-serien och den internationella rymdstationen.
Specialiteten "Mekatronik och robotik" och liknande finns i många tekniskauniversitet i världen. Specialister med en sådan utbildning är mycket efterfrågade på arbetsmarknaden, eftersom automatisering tränger djupare och djupare in i många områden av mänsklig verksamhet. För den som är förtjust i ämnet på fritiden har många böcker om robotik publicerats, både i Ryssland och i andra länder.
Trots att den nuvarande tekniken har nått oöverträffade höjder, och robotar används aktivt av människor, är deras humanoida representanter - androider - fortfarande "utan arbete". De förbättras, fler och mer komplexa modeller utvecklas, men i praktisk tillämpning förlorar de fortfarande hopplöst mot sina hjul, band och till och med stationära "kollegor" och förblir i stort sett leksaker. Faktum är att mänsklig gång är en mycket komplex process, som inte är så lätt för en maskin att imitera.
Dessutom, från en praktisk synvinkel, finns det inget akut behov av humanoida robotar. Inom industrin fungerar stationära manipulatorer kombinerade till automatiska produktionslinjer framgångsrikt. Där rörelse krävs, oavsett om det gäller att lasta ett lager, minröja bomber, inspektera förstörda byggnader, är en drivning med hjul och band mycket enklare och effektivare än att imitera mänskliga ben.
Ändå vägrar folk inte att arbeta med androider, tävlingar hålls regelbundet runt om i världen, där representanter för olika robotskolor visar sina färdigheter i att kontrollera sina produkter. Turneringar organiseras ständigt direkt mellan maskiner, till exempel i schackeller fotboll.
Klassificering av robotar
Det finns flera klassificeringsmetoder. Av typen av det utförda arbetet är maskinerna indelade i industri, konstruktion, för jordbruk, för transport, hushåll, militär, säkerhet, medicin och forskning.
Beroende på typ av styrning är de uppdelade i operatörsstyrda, semi-autonoma och helt autonoma.
Bilar av den första typen är helt enkelt fjärrstyrda bilar (det enklaste exemplet är en radiostyrd barnbil eller helikopter). Semi-autonoma kan utföra vissa av operationerna på egen hand, men mänskligt ingripande krävs fortfarande på viktiga punkter. Helt autonoma robotar utför hela omfånget av operationer oberoende (till exempel manipulatorer av automatiska löpande band).
Beroende på mobilitetsnivån särskiljs följande klasser av robotar: stationära och mobila. Stationär - det här är samma manipulatorer som alla är vana vid att se, till exempel i bilfabriker. Mobila enheter är vidare uppdelade i gång, hjul eller larv.
Trummisar i modern produktion
Olika industriella produktioner är den industri där huvuddelen av moderna automatiska enheter finner praktisk tillämpning.
Industrirobotikens historia börjar 1725, när perforerad tejp uppfanns i Frankrike, som användes för att programmera vävstolar.
Början av produktionsautomatisering ägde rum på 1800-talet, dåFrankrike startade massproduktion av automatiska vävstolar på hålkort.
1913 installerade Henry Ford det första monteringsbandet för bilmontering på sin fabrik. Monteringen av en bil tog ungefär en och en halv timme. Naturligtvis var den här linjen ännu inte helt automatiserad, som den är nu, men den var en utgång till en kvalitativt ny produktionsnivå.
Officiellt börjar användningen av robotar i produktionen 1961, när den första officiellt tillverkade manipulatorn installerades vid General Motors fabrik i New Jersey. Denna maskin arbetade med hydrauliska drivningar och programmerades genom en magnetisk trumma.
Den industriella automationsboomen kom på 1970-talet. År 1970 skapades den första moderna manipulatorn i USA för användning inom industrin: den hade elektriska enheter med sex frihetsgrader och styrdes från en dator. Parallellt genomfördes utvecklingen i Schweiz, Tyskland och Japan. 1977 släpptes den första japansktillverkade roboten.
I början av 80-talet började General Motors automatisera sin produktion, och redan 1984 började Ryssland det också - AvtoVAZ förvärvar en licens för oberoende produktion av robotar från det tyska företaget KUKA Robotics. Palmen är dock fortfarande hos japanerna - i mitten av 90-talet var två tredjedelar av det totala antalet robotar i världen koncentrerat till Japan, nu är det ungefär hälften.
Föreställ dig idag bilindustrin och alla andra in-lineproduktion utan mekaniska assistenter är nästan omöjlig. Första platsen upptas av automatiska svetsmaskiner. Noggrannheten för robotlasersvetsning är tiondels millimeter. En sådan anordning kan samtidigt skära metall i delar.
Följt av mekanismer som utför lastnings- och lossningsoperationer, matar in ämnen i maskiner och lagrar färdiga produkter.
Den tredje platsen när det gäller automatisering är smide och gjuteri. För närvarande är nästan alla sådana verkstäder i Europa robotiserade, eftersom arbetsförhållandena där är mycket svåra för människor.
Andra operationer för vilka automatiska maskiner nu oftast används är rörbockning, hålborrning, fräsning och ytslipning.
Var kan maskiner ersätta människor?
Svaret på frågan om en person eller en robot ska göra det eller det jobbet ligger i skillnaderna mellan människor och maskiner. För tillfället fungerar även de mest avancerade maskinerna enligt vissa algoritmer (om än ibland mycket komplexa) som är förinställda i programmet. De har inte fri vilja, valfrihet, önskningar, impulser, ingenting som bestämmer den kreativa komponenten i en person.
En robot kan göra ett jobb med stor komplexitet och precision, den kan göra det här jobbet under förhållanden där en person inte skulle leva ens en timme. Men han kommer inte att kunna skriva en bok eller ett manus till en ny film, för att skapa en målning, om den inte tidigare planterats i hans minne av en person.
Därför yrkenkreativt, där originalitet är viktigt, okonventionellt tänkande finns naturligtvis kvar hos människor. En robot kan vara en svetsare, en lastare, en målare, till och med en astronaut, men han kan inte (åtminstone i det nuvarande utvecklingsstadiet) bli författare, poet eller konstnär.
Ska vi vara rädda för robotar?
Människans främsta rädsla i förhållande till maskiner är rädslan att de, efter att ha blivit perfekta, en dag kommer att sluta lyda och börja leva sina egna liv och göra människor till slavar. Denna rädsla gick hand i hand med utvecklingen av robotik. Den kommer till uttryck både i mytologin (till exempel den judiska myten om golem som gör uppror mot sin skapare) och i konsten. De mest kända filmerna är "The Matrix", "Terminator", många böcker som berättar om maskiners uppror. Karel Capeks pjäs, som gav liv åt ordet "robot", slutar också med att mänskligheten förslavas av dess tidigare tjänare.
Men i det nuvarande utvecklingsstadiet för vetenskapen är dessa rädslor meningslösa. Robotar har inte ett medvetande som liknar en människa, så de kan inte ha några önskningar alls, för att inte tala om önskan att ta över världen.
För att reproducera medvetande i en maskin måste en person först ta reda på vad hans eget medvetande är, hur och utifrån vad det bildas. Svaret på denna fråga ligger i djupet av den mänskliga hjärnan, som är långt ifrån att vara helt utforskad.
För att "göra uppror" måste robotar förstå vad världsherravälde är och varför de behöver det.
Och fram till denna punkt, alla,även den mest komplexa och perfekta maskinen skiljer sig i grunden inte från en matberedare eller kaffekvarn. Därför är frågan om vem som i slutändan kommer att bli den främsta på jorden - en robot eller en person, inte akut ännu.
