«Робот умен ровно настолько, насколько умен человек, который его создал»: как развивается робототехника в России и почему ее спасут дети

Роботы в России и в мире

Сначала разберемся в том, что считать роботами.

Робот — это любая система, которая получает информацию, обрабатывает ее и выполняет какие-то действия, исходя из полученных данных.
У робота обязательно есть датчики, исполнительные элементы, например манипулятор и микроконтроллер, который обрабатывает полученную информацию.
Его можно перепрограммировать, чтобы он выполнял другие действия.

То есть кофемашина, созданная для выполнения определенной функции, к роботам не относится.

«Робот имеет широкий диапазон решений, и он может по-разному отреагировать на ту или иную ситуацию, — говорит Анастасия Сигинова, руководитель проектов компании „Аврора Роботикс“. — Например, в роботе-пылесосе заложена программа, он может объехать территорию и построить карту. Если у него будет стоять задача пылесосить в определенной комнате, то он найдет ее на своей карте и поедет именно туда».

Анастасия Сигинова считает, что если механизмом управляют вручную, то это уже не робот, а управляемая машина. Хотя специалисты тоже спорят о том, что относить к роботам. В военной технике роботами называют любые механизмы с телеуправлением: например, если танком управляют из командного центра, то он уже считается роботом.

Компания Sberbank Robotics ежегодно представляет анализ мирового рынка робототехники. В отчете за 2019 год говорится, что наибольшая роботизация промышленности сейчас в Южной Корее: там насчитывается 710 роботов на 10 тысяч человек на производстве. При этом среднемировой показатель — 85, в Китае — 97, а в России всего 4. С одной стороны, это говорит о том, что мы порядочно отстали в плане автоматизации, а с другой — в России есть большой потенциал для роста направления.

Алиса Конюховская и Валерия Цыпленкова в книге «Рынок робототехники: угрозы и возможности для России» пишут, что в области сервисной робототехники у российских производителей больше шансов занять лидирующие позиции на мировом рынке, так как российский и мировой рынки сейчас формируются. По данным Национальной ассоциации участников рынка робототехники (НАУРР), с 2015 по 2017 год продажи в российских компаниях росли на 50% в год. Лидирующие области сервисной робототехники в России — роботы для общественных мест, в образовании и медицине. Около 20% сервисных роботов экспортируется.

К тому же есть высокий интерес к робототехническим специальностям. За последние пять лет они регулярно попадают в различные списки наиболее востребованных инженерных профессий. По специальности «Мехатроника и робототехника» обучают в 30 вузах в 19 городах.

Где используются роботы?

Современную медицину очень трудно представить без роботов. При лучевой терапии они способны учитывать движение опухоли при дыхании человека и действовать прицельно, не задевая здоровые ткани. Один из известных примеров — робот-хирург Da Vinci. Он проводит операцию через небольшие проколы, действуя микроскальпелями. При таком вмешательстве восстановление проходит гораздо быстрее, чем после обычной полостной операции.

«Если брать не российский, а мировой уровень, то робототехника применяется везде, — говорит Владимир Смирнов, старший преподаватель ДГТУ. — Начиная с промышленных роботов, которых использовали еще с середины прошлого века, и заканчивая нанороботами, которых планируется применять внутри организма человека в ситуациях, когда он даже об этом знать не будет».

Активное распространение получают автономные мобильные объекты — как военные, так и гражданские, в том числе транспортные и почтовые роботы. Ученые активно занимаются вопросом коллаборативного управления — это либо выполнение действий под супервизорным управлением человека, либо совместная работа двух роботов.

На различных производствах активно используются промышленные роботы, которые берут на себя все тяжелые действия и то, что требует высокой точности. Например, человек может варить металл с точностью до 1 миллиметра, а погрешность в действиях робота составляет сотые доли миллиметра. Современные автомобили собираются практически без участия человека. В сети есть много видеороликов с завода, где производят автомобили Tesla, и эта роботизированная линия завораживает.

Логистика — один из важных драйверов развития робототехники. Использование дронов и роботов на складе стало общемировой тенденцией. Например, на складах Amazon товары упаковывают роботы, что снижает операционные расходы компании на 20%. Товары обрабатываются быстрее, сокращается складская площадь, потому что роботы ее эффективнее используют.

Тот же Amazon активно продвигает доставку мелких грузов с помощью дронов, но пока в тестовом режиме. «Почта России» участвует в проекте по беспилотной доставке грузов, сейчас идут испытания дронов и проработка инфраструктуры. Компания «Яндекс» тоже разрабатывает роботов для доставки небольших грузов и еды. Но это небольшие колесные устройства, которые будут двигаться по городским тротуарам.

В книге «Рынок робототехники: угрозы и возможности для России» описаны рекордные показатели сектора образования: для обучающих программ в 2017 году купили 70 роботов, что составило 10% от общего объема продаж. Авторы книги также отмечают, что роботов используют для производства электроники и в химпроме, а в 2018 году интерес появился и у предприятий пищевой промышленности.

Как учат будущих робототехников?

Обучение начинается со школьных кружков, где дети создают первых роботов из конструктора Lego. Вообще, развитие робототехники в школах началось именно благодаря этой датской компании, которая в конце 1990-х придумала добавить к своим конструкторам программируемый блок, двигатели и датчики. Использование Lego в российских школах запустило первую волну образовательной робототехники, говорится в исследовании ВШЭ «Робототехника в России: образовательный ландшафт». Сейчас школьные кружки робототехники работают с учебно-методическими комплексами Lego. Детям показывают, что если к обычному конструктору добавить небольшую коробочку, то он станет самым настоящим роботом.

Программа «Робототехника» фонда «Вольное дело» Олега Дерипаски помогает детям с самого раннего возраста развивать творческие навыки и интерес к этой дисциплине. В первую очередь это образовательная программа. Ребят обучают робототехнике, мехатронике и программированию в образовательных центрах по всей России. Каждый год проходят инженерно-технические соревнования, на которых участники показывают результаты своей работы и вдохновляются для дальнейшего развития.

Какие дисциплины изучают участники программы «Робототехника»?

Робототехника

Электроника

Электротехника

Инженерный дизайн СAD

Прототипирование

Мехатроника

Интернет вещей

Промышленный дизайн

Мультимедиатехнологии

Системная аналитика

Агробиотехнологии (Сити-фермерство)

Автоматизация и электрификация сельского хозяйства

«Среди участников соревнования с 1-го по 11-й класс больше всего маленьких деток, — говорит Анастасия Сигинова, руководитель проектов компании „Аврора Роботикс“ и федеральный судья соревнований программы „Робототехника“ AutoNet 14+. — Им всё интересно, у них много свободного времени, и во многих школах есть конструкторы для занятий. Дети получают первоначальные навыки и учатся строить алгоритмы».

Например, может быть задание написать алгоритм, как взять яблоко и перенести его с одной точки на другую. Дальше им объясняют, что надо вытянуть руку вперед, разжать пальцы, взять яблоко и так далее. Дети начинают познавать робототехнику с таких простых заданий. Здесь даже не обязателен технический склад ума, гуманитарии тоже понимают, что такое алгоритмы, и могут применять их в жизни, говорит Сигинова.

По ее наблюдениям, постепенно дети отсеиваются, и к 14–16 годам остаются только самые мотивированные. Это сложный возраст, когда, с одной стороны, идет гормональная перестройка организма, а с другой — очень сильно возрастает нагрузка: школьники готовятся к ЕГЭ и определяются с будущей профессией. В робототехнике остаются только те, кому это действительно интересно и кто собирается поступать в вузы по направлению робототехники и мехатроники. Они активно участвуют в соревнованиях и олимпиадах, понимая, что за победу получат дополнительные плюсы при поступлении в ВУЗ.

«Программа „Робототехника“ способствует постоянному обновлению регламента существующих соревнований и появлению новых, — говорит Алена Азиатцева, главный судья соревнований Hello Robot. — Появились очень интересные направления Econet (поиск решения актуальных экологических проблем. — Прим. ред.) и Autonet (создание автономных транспортных и дорожных систем с распределенной сетью управления автотранспортом без водителя. — Прим. ред.), которые позволяют детям непрерывно развиваться. Там есть категории „10+“, „14+“, „18+“ для разных возрастов. Начиная с простого Lego и заканчивая реальными конструкциями, где, например, используется машинное зрение».

Алена Азиатцева рассказывает, что на фестивалях всегда много участников и у детей есть возможность попробовать себя на разных площадках. Плюс проводятся ежегодные федеральные учебно-тренировочные сборы, где педагоги могут обучаться, чтобы потом привезти эти знания к себе в регионы. Есть вебинары, на которых тренеры могут задать вопросы по регламентам, если они что-то не поняли.

Зачем нужны соревнования по робототехнике?

Основатель фонда «Вольное дело» Олег Дерипаска говорит, что вся техника, которая окружает нас сегодня, придумана и создана инженерами, у которых было любопытство, желание узнавать неизведанное. «Именно от инженеров и технических специалистов зависит то, каким будет наш завтрашний день. Их идеи, основанные на творческом подходе, прочных знаниях и постоянном стремлении к новаторству, заставляют мир двигаться вперед», — считает он.

Будущее российской и мировой робототехники сейчас находится в руках детей, которые интересуются этой наукой, создают свои первые проекты, привозят их на соревнования, чтобы показать свои работы и посмотреть на чужой опыт.

«Дети, которые не могут выехать на большие соревнования, со временем теряют интерес, — говорит Марина Казакова, руководитель кружка робототехники в школе № 4 города Пикалево Ленинградской области и федеральный судья соревнований AutoNet 10+. — А когда они участвуют в больших соревнованиях, они окунаются в среду и видят других детей и другие проекты. В том числе и серьезные работы старшеклассников. Те ребята, которые были на всероссийских фестивалях, свои места в кружке уже не отдают. У нас места освобождаются только за счет выпускников или если появляется новое оборудование и тогда мы можем взять новых деток».

Здесь трудно переоценить вклад программы «Робототехника» фонда «Вольное дело», в рамках которой с 2009 года организуются общероссийские инженерно-технические соревнования, которые завершаются всероссийским фестивалем PROFEST (до 2017-го он назывался «Робофест») . Победители PROFEST уже отправляются представлять нашу страну на международных соревнованиях. Глава фонда «Вольное дело» Олег Дерипаска считает, что результат невозможен без опыта — развития, тренировки ума и талантов:

«Вы должны смотреть по сторонам, ваши прорывные идеи — это важно. Это то, что воспитывает в вас будущих инженеров».

Сейчас в программе «Робототехника» участвует более 15 тысяч школьников и студентов из 69 регионов России. За десять с лишним лет создано 500 ресурсных региональных центров, подготовлено более тысячи аттестованных инструкторов. С программой сотрудничают 27 вузов и 8 предприятий-партнеров.

Крупнейшие вузы России, где учатся участники соревнований программы «Робототехника»:

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова; Московский физико-технический институт;

Московский государственный университет им. Н. Э. Баумана;

Новосибирский государственный университет им. Р. Е. Алексеева;

Иркутский государственный университет.

За время существования программы в фестивале PROFEST участвовали более 100 тысяч школьников. Каждый третий из них впоследствии поступил в технический вуз.

«Нынешние специалисты в области робототехники вырастают из творческих объединений, школ и учреждений дополнительного образования, — говорит Алена Азиатцева. — Когда ребенок с малых лет заинтересовался, попробовал, понял, что это такое, то он осознанно делает выбор в сторону профессии. И в итоге из таких детей получаются крутые специалисты. Многие ребята еще на этапе дополнительного образования создают системы, которые потом реализуются в разных областях».

Анастасия Сигинова вспоминает своих подопечных на детских соревнованиях, которых годы спустя она встречала в Сколково на конкурсах по созданию автономного беспилотного автомобиля, в составе команд крупных компаний или в качестве студентов факультетов робототехники. «Это очень приятно», — делится она.

Роботы оставят людей без работы?

В ближайшем будущем роботы принципиально не изменят жизнь человека, но если посмотреть на вопрос в далекой перспективе, то тенденции на общую роботизацию очевидны. Вот направления, которые в ближайшие годы повлияют сильнее всего на развитие робототехники в мире и в России в том числе.

Необходимы новые технологии в области энергообеспечения роботов, совершенствование современных аккумуляторов и создание новых элементов питания. Если будет реализована идея дистанционной подзарядки робота от источников энергии, встроенных в пол или стены, то это тоже значительно способствует развитию отрасли.

Сейчас активно развиваются технологии, позволяющие роботам взаимодействовать не только с людьми, но и друг с другом, — например, системы управления беспилотным трафиком. Транспортные роботы должны связываться друг с другом, чтобы избежать аварий и несчастных случаев.

Важное направление — навигация в экстремальных условиях. Роботы должны четко понимать, куда они двигаются при низкой или нулевой видимости, в том числе в тех местах, куда человеку попасть не получится — на морском дне или в горах. Также у робота должен быть алгоритм действий на тот случай, если он останется совсем без связи — например, если спутник выйдет из строя. Полностью автономные системы навигации для беспилотных устройств сейчас разрабатывают как в России, так и за рубежом.

В будущем больше внимания будут уделять не жесткому программированию, а обучению роботов алгоритмическим процедурам. Машина сможет сама получать новые навыки и обрабатывать их с помощью искусственного интеллекта. С развитием ИИ появится больше действительно «умных» роботов. Взаимодействие человека с ними станет развиваться по нескольким основным направлениям:

роботы, повторяющие возможности человека (протезы, экзоскелеты);
роботы, расширяющие возможности человека;
роботы, дистанционно управляемые человеком (для использования в труднодоступных местах);
роботы, которые общаются с человеком голосом (чат-боты и голосовые помощники).

«Однотипные, простые действия в будущем будут выполнять роботы, — продолжает Анастасия Сигинова. — Но люди совсем без работы не останутся. Нужны будут настройщики, схемотехники, программисты, операторы. Даже в полностью автономном сварочном цехе Toyota есть специалисты, которые пишут программы и отслеживают все операции. Поэтому говорить, что роботы сократят рабочие места, неверно. Просто люди будут заниматься более высококвалифицированным трудом».

Владимир Смирнов из ДГТУ также считает, что роботы не оставят людей без работы:

«Робот умен ровно настолько, насколько умен человек, который его создал и запрограммировал. Робот не может быть умнее человека. Всё равно надо будет обслуживать и создавать новых роботов. Просто появится другой вид рабочих мест».