Центральная городская библиотека для детей и юношества г. Новоуральска
Email
Поиск
На домашнюю страницу Контактная информация Карта сайта
Для молодежи  
О нашей библиотеке
Каталоги и ресурсы
Детский
мир
Тебе, тинейджер
Для молодежи
Для
взрослых
Виртуальная справка
Главная / Юношеская библиотека для молодежи / Обзор научно-популярных публикаций / Май 2007
Юношеская библиотека для молодежи
Абитуриенту
Умей добиваться успеха
Премия по литературе «Апельсин»
Уроки жизни
Библиограф рекомендует
Литературная диета для гурманов
Дайджесты
Закладки
Обзор научно-популярных публикаций
Путеводитель по Интернету
Новый топик о книгах
Информационно-библиографический отдел
Юношеский абонемент
Отдел краеведения
Отдел новых технологий — для молодежи
Отдел маркетинга
А если это любовь?


«Во всем мне хочется дойти до самой сути…»
Борис Пастернак

Май 2007 года

Среди литературы, чтение которой в значительной степени формирует наше мировоззрение, особое место занимает научная литература. Количество научных журналов в мире удваивается каждые 10-15 лет и исчесляется сотнями тысяч. Помочь сориентироваться помогают реферативные и научно-популярные журналы. Наша библиотека выписывает некоторые из них. Мы постараемся регулярно знакомить Вас с наиболее интересными публикациями и напоминаем, что полностью почитать статьи можно в нашей библиотеке.

 

Билл Гейтс. МЕХАНИЧЕСКОЕ БУДУЩЕЕ // В МИРЕ НАУКИ. — 2007. — № 5. 

Microsoft предсказывает революцию в сфере робототехники

В будущем лишь малая часть роботов будет походить на человекоподобные машины. Большей частью это будут мобильные устройства, выполняющие работы по домуВсередине 1970-х гг., когда мы с Полом Алленом (Paul Allen) основали компанию Microsoft, ЭВМ использовали только крупные компании и государственные учреждения, а о персональных компьютерах и речи быть не могло. Дело в том, что электронно-вычислительные машины были узкоспециализированными устройствами, а потому обычные пользователи не понимали, как их использовать вне офиса, довольствуясь выпускаемыми тогда простенькими видеоиграми. В те годы информационная отрасль развивалась медленно, т.к. не было общих стандартов и платформ.

Современная робототехника проходит те же этапы развития, что и компьютеры 30 лет назад: существуют либо специализированные устройства, такие как промышленные роботы, механические руки, применяемые в хирургии, роботы-разведчики, роботы-миноискатели, роботы-пылесосы, либо роботизированные игрушки. Однако отрасль быстро развивается. Исследователи пытаются научить машины зрительному восприятию и перемещению в пространстве.

Научить роботов оценивать ситуацию и быстро реагировать на происходящее оказалось гораздо сложнее, чем полагали исследователи.

Однако у робототехнических компаний нет стандартных операционных систем, которые могли бы обеспечить работу одних и тех же утилит на разных автоматах. Стандартизация процессоров и другого оборудования для роботов делает лишь первые шаги, и лишь немногие программы, созданные для одной машины, могут быть использованы в других. В результате исследователь, создающий нового робота, как правило, начинает с нуля.

Все же, несмотря на все сложности, те, кто занят в сфере робототехники, от профессоров до предпринимателей и студентов, полны энтузиазма, напоминающего мне о поре создания Microsoft, когда мы с Полом Алленом искали пути развития новых технологий и мечтали, чтобы компьютеры были доступны каждому. И сегодня, анализируя тенденции развития робототехники, я представляю себе будущее, где роботы станут незаменимыми помощниками людей в их повседневной жизни. Возможно, человечество находится на пороге новой эры, когда персональные компьютеры сойдут со столов и позволят нам видеть, слышать, осязать и, возможно даже, манипулировать предметами на расстоянии.

От научной фантастики к реальности

В прошлом веке книги и фильмы о роботах сделали человекоподобные механизмы привычным явлением. Люди готовы к тому, что когда-нибудь машины станут их компаньонами. Однако для того чтобы это случилось, разработчикам умных машин необходимо ответить на множество вопросов.

Роботы чаще всего исполняют традиционные однопоточные программы, представляющие собой сложный цикл.

Например, научить роботов оценивать ситуацию и быстро реагировать на происходящее оказалось гораздо сложнее, чем полагали исследователи. Выяснилось, что привить машине естественные для человека способности, такие как ориентирование в комнате, реакция на звуки, восприятие речи, манипуляция различными предметами необыкновенно трудно (см.: Игры разума. По материалам беседы с К. Анохиным // ВМН, № 6, 2006).

Однако работы в этом направлении ведутся, и одним из факторов, помогающих исследователям, стала растущая доступность вычислительных мощностей. Один мегагерц, стоивший в 1970 г. больше $7 тыс., сегодня можно приобрести за несколько центов. Подешевел и мегабит памяти. Падение цен позволило ученым провести разработки, совершенствующие роботов. Так, современные программы распознавания речи прекрасно различают слова, но необходимо создать алгоритмы, которые могли бы понимать значение написанного. Расширение возможностей компьютеров позволит создателям роботов решить эту задачу. Также снизились цены и на аппаратуру, необходимую для управления робототехническими созданиями. Так, например, для обеспечения устойчивого контакта между роботом и двигателем необходимы лазерные дальномеры, позволяющие определять расстояния до предметов. Несколько лет назад стоимость одного такого датчика составляла около $10 тыс., сегодня его можно купить за $2 тыс.

Сейчас разработчики систем с использованием искусственного интеллекта могут за разумные деньги оснастить свои детища системой навигации GPS, видеокамерами и множеством дополнительных детекторов, в результате чего возможности современных роботов увеличиваются.

Основное направление

В феврале 2004 г. я посетил несколько университетов США, включая Университет Карнеги-Меллон и Массачусетский технологический институт. В каждом вузе по окончании лекции мне показывали наиболее интересные разработки, выполненные на компьютерных факультетах, и практически всегда одна из представленных работ относилась к области робототехники.

Я был поражен всеобщим энтузиазмом по отношению к искусственному интеллекту. Многие считают, что робототехническая промышленность находится на рубеже технологического переворота, и для свершения революции необходимо найти способ объединить раздробленную робототехнику. В 1970-х гг. для ПК был разработан язык программирования BASIC, позволяющий создавать программы, подходящие для всех типов компьютеров, что и стало фактором, определившим развитие компьютерной отрасли. Значит, необходимо найти элемент, создание которого сыграет роль BASIC для роботов. В Microsoft была собрана группа исследователей под руководством Крэга Манди (Craig Mundie), чтобы создать набор программных средств, которые должны стать основой, позволяющей любому человеку, знакомому с азами программирования, моделировать универсальные прикладные программы для роботов.

В процессе работы группа решила одну из самых сложных задач робототехники: как одновременно обрабатывать все данные, поступающие от ряда датчиков, и давать соответствующие команды исполнительным органам, т.е. проблему «параллелизма». Роботы чаще всего исполняют традиционные однопоточные программы, представляющие собой сложный цикл, в котором сначала считываются и обрабатываются данные с датчиков, после чего даются команды, определяющие поведение машины. У этого метода управления есть очевидный недостаток — длительный период срабатывания системы. Например, если данные, полученные от датчика, указывают на то, что робот подъехал к краю обрыва, а программа находится в начале цикла расчета движения, то пока новая информация будет обрабатываться, робот скорее всего успеет упасть в пропасть.

Конечно же, проблема параллелизма стоит не только перед робототехникой. Сегодня, когда все больше прикладных программ пишется для распределенных компьютерных сетей, инженеры пытаются сделать так, чтобы один и тот же программный код одновременно выполнялся на нескольких машинах. А поскольку на смену однопроцессорным приходят многопроцессорные компьютеры, для стопроцентного использования всех возможностей новых систем программы должны обеспечивать решение задачи параллелизма.

Для этого можно использовать многопоточные программы (предполагают выполнение кода более чем в одном потоке). Однако их создание — одна из труднейших задач программирования. Облегчить ее можно, используя метод CCR (concurrency and coordination runtime), предполагающий использование последовательности программных кодов, каждый из которых выполняет свою, определенную функцию, в результате чего обеспечивается параллельность действий. Библиотека CCR, задуманная как удобный инструмент, предназначенный для использования всех возможностей многопроцессорных и многоядерных систем, оказалась идеальной для робототехники. Применение библиотеки для кодирования систем управления роботом уменьшает период срабатывания системы.

Кроме решения задачи параллелизма, работа группы Манди упростила написание распределенных прикладных программ для роботов, применив децентрализацию выполняемого кода (decentralized software services, DSS). В результате применения этого метода программный код делится на части, которые выполняются независимо друг от друга. Работу DSS можно представить в виде расположенных на странице Интернет-обозревателя изображений и текстов, которые могут подгружаться с нескольких серверов одновременно. В случае отказа какого-либо компонента робота DSS не вызывает перезагрузки всей системы, позволяя отключить, перезапустить или даже заменить неисправный элемент. А если использовать беспроводные каналы для передачи данных, контролировать и перенастраивать робота можно дистанционно. Более того, DSS-приложение не обязательно размещать в самом роботе, распределив управление между несколькими компьютерами, находящимися вне механизма.

Я уверен, что благодаря технологии децентрализации программ возникнет совершенно новый класс роботов, функционирующих подобно мобильным беспроводным аппаратам, которые управляются настольными ПК. А если объединить устройства, управляемые ЭВМ, в группы, с их помощью можно выполнять конкретные задачи, такие как изучение рельефа морского дна или посадка растений.

Методы ССR и DSS- ключевые элементы набора библиотек Microsoft Robotics Studio, который станет основой для программистов-робототехников. Кроме того, в комплект входит ряд средств, упрощающих программирование роботов, в том числе инструменты, позволяющие перед проведением испытаний производить моделирование и наблюдать поведение роботов в виртуальной трехмерной среде. В результате Microsoft планирует создать систему, которая позволит творцам роботов интегрировать различные периферийные устройства и программы в свои творения.

Будем ли мы называть их роботами?

Как скоро роботы станут частью повседневной жизни? По данным Международной федерации робототехники, к 2008 г. В мире будет функционировать около 9 млн. механизмов на основе искусственного интеллекта. В Южной Корее Министерство информации и связи к 2013 г прогнозирует появление роботов-помощников в каждом доме, а Японская ассоциация по вопросам робототехники информирует, что к 2025 г. оборот робототехнической отрасли составит более $50 млрд.

Однако, как и в 1970-х гг., когда зарождалась идея повсеместного внедрения персональных компьютеров, невозможно точно предсказать, в какой из сфер деятельности человека роботы будут наиболее востребованными. Вполне вероятно, что они смогут стать помощниками для престарелых людей и инвалидов, сотрудничать с солдатами, строителями и медиками, обслуживать промышленное оборудование, работать с опасными химическими веществами и контролировать трубопроводы в недоступных для человека местах.

Однако будут ли роботы похожи на человека? На этот вопрос однозначного ответа нет. По мере того как новые роботизированные машины интегрируются в быт человека, они все меньше напоминают двуногих андроидов из научно-фантастических фильмов. Ясно одно: когда эти устройства станут доступными, они повлияют на повседневную жизнь людей, так же как изменили нашу реальность персональные компьютеры.

Перевод: И. Е. Сацевич

 

ОБ АВТОРЕ

Билл Гейтс (Bill Gates) — соучредитель и председатель крупнейшей в мире компании по разработке программных средств Microsoft. Еще в 1970х гг., будучи студентом Гарвардского университета, Гейтс разработал язык программирования BASIC для своего первого микрокомпьютера MITS Altair.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

Более подробную информацию о робототехнике можно найти на следующих сайтах:

Статья приведена в сокращении. Полностью статью можно прочитать на интернет-версии журнала «В мире науки» : http://www.sciam.ru/2007/5/inform.shtml, а также в нашей библиотеке.





© design — студиия «Vitart»
Наш адрес: 624131 Россия, Свердловская область, г. Новоуральск, ул. Первомайская, 11
Телефон для справок: (34370) 4-75-39   E-mail: ЦГБДЮ г. Новоуральска