Социальные роботы: могут ли они испытывать эмоции, предлагать дружеские рукопожатия и стать заменой людям?

— Давайте сначала разберемся, что мы подразумеваем под «роботом».

— Понятие «робот» является довольно сложным и разнообразным, поскольку множество производителей и пользователей используют этот термин для обозначения различных систем. Поэтому я предлагаю в рамках нашего обсуждения считать роботом автоматическую систему, выполняющую заданные человеком действия. С этой точки зрения, мы можем считать роботами как марсоходы, так и луноходы, а также робот-пылесосы. Однако промышленными роботами чаще всего называют системы с манипулятором, то есть устройством, аналогичным человеческой руке.

— Чем социальный робот отличается от робота в общем?

— Основная категория используемых роботов — это промышленные роботы, которые способствуют повышению производительности труда в промышленности: транспортные роботы, роботы-манипуляторы и так далее.

Социальные роботы, в отличие от промышленных, помогают людям в повседневной жизни. Это роботы, помогающие в уходе за больными, например, в их реабилитации, информационные роботы, роботы-официанты, беспилотные такси и прочее. Роботы, работающие непосредственно с человеком, относятся к коллаборативным роботам. Разработка таких роботов является отдельным, чрезвычайно сложным направлением, так как требуется обеспечить полную безопасность для человека.

— Как вы считаете, смогут ли социальные роботы испытывать чувства в будущем?

— Я полагаю, что в ближайшее время у социальных роботов появятся программируемые «имитаторы чувств», которые, например, позволят в равных ситуациях уделять больше внимания больному или пожилому человеку. Однако внедрить это на уровне, аналогичном биологическим организмам, пока сложно.

— Какие функции социальный робот уже может выполнять успешно?

— Прежде всего, это информирование. Информационные роботы могут заменить людей, которые стоят на улицах с рекламными плакатами. Роботы-официанты, которые доставляют заказы к определенным столикам. Основная сложность использования этих роботов заключается в организации навигации, определяющей их точное местоположение в помещениях.

Интересным и перспективным направлением являются обучающие роботы, включая тренеров как для детей, так и для взрослых. В ближайшее время ожидается распространение роботов-курьеров. В дальнейшем будут более активно внедряться роботы-медсестры и санитары, а также роботы, помогающие пожилым людям и так далее. Этот класс роботов, я бы сказал, уже близок к массовому внедрению. Многое будет зависеть от их стоимости, удобства использования и простоты обслуживания.

— Какие социальные роботы уже работают на практике?

— Во многих ресторанах Китая, Южной Кореи и Японии уже функционируют роботы-официанты, которые разносят заказы, и я думаю, что в ближайшее время они могут появиться и у нас.

Более того, те роботы, которые были разработаны в России, включая нашего робота из МАИ, также могут выполнять подобные функции. После небольшой модернизации они могут стать либо роботами-официантами, либо информационными роботами, которые смогут перемещаться по торговым центрам, аэропортам и больницам, предоставляя необходимую людям информацию.

— Говорят, что одним из основных препятствий в развитии социальной робототехники является невозможность создать манипулятор с такой же чувствительностью, как у человеческой руки. Почему роботу нельзя создать руку, аналогичную человеческой?

— Социальный робот как универсальный помощник человека должен выполнять разнообразные действия, недоступные другим типам роботов. Для этого манипулятор и захватное устройство (аналог кисти и пальцев человека) должны обладать необходимым количеством степеней свободы и соответствующей чувствительностью.

Человеческая рука имеет 27 степеней свободы, включая две для кисти и 20 для пальцев. Чтобы рука робота двигалась так же, как рука человека, необходимо установить по одному сервоприводу для каждой степени свободы. При этом высокоточные операции выполняются человеком с использованием мелкомоторных движений, контролируемых зрением.

Существующие приводы пока не могут обеспечить параметры манипуляторов, аналогичные параметрам человеческой руки. Заметим, что у известного робота ASIMO всего 26 степеней свободы. Из-за сложности строения человеческой кисти у современных роботов и фаланг меньше, и они не могут создавать такие усилия, как человеческий палец, а количество степеней свободы, которыми оснащена кисть, у роботов меньше, иначе конструкция становится слишком тяжелой и громоздкой.

Вторая проблема заключается в том, что в руке даже специализированного робота недостаточно тактильных датчиков – рецепторов, органов чувств. У человека в руке (и не только) имеется огромное количество рецепторов различных типов, позволяющих оценить текстуру поверхности предмета, усилие захвата, температуру и другие важные свойства. Такое оснащение руки робота на сегодняшний день практически трудно реализуемо. Необходимо разрабатывать специальные датчики, от каждого из которых должны идти информационные и энергетические каналы, и все это должно обрабатываться в каком-то электронном «мозге».

Это колоссальный объем информации, поскольку в человеческой руке количество рецепторов максимальное, а расстояние между ними, например, на ладони, должно составлять единицы миллиметров. Пальцы робота должны быть еще более плотно покрыты такими датчиками, иначе робот не сможет чувствовать и выполнять функции, которые выполняет рука человека. Кроме этих датчиков, необходимы еще и навигационные системы, позволяющие оценивать положение каждого элемента манипулятора.

Таким образом, создание одного такого манипулятора – это отдельная, очень сложная задача, которая на данный момент практически не решена. Поэтому функции, выполняемые роботами, очень ограничены.

По идее, социальный робот должен обеспечивать мелкомоторные движения, например, уметь мыть посуду, брать отдельный лист бумаги, доставать один из пакетиков чая, вскрывать упаковку, заваривать чай и так далее. Эти функции являются очень сложными для роботов, например, они не способны нажимать с определенным усилием и проводить своей рукой по руке человека, учитывая ее рельеф и плотность. На данный момент это не просто техническая, а скорее научно-техническая задача.

— То есть дружеского рукопожатия от робота мы в ближайшее время не дождемся?

— Нет, рукопожатие как таковое мы можем получить, но это будет демонстрационное рукопожатие с заданным усилием, а не мелкомоторное адаптивное движение, необходимое социальному роботу. На промышленных роботах сейчас стоят манипуляторы, которые просто могут взять что-то и удерживать с заданным усилием или, наоборот, отпустить. Оснащение захватных устройств дополнительными датчиками и механизмами адаптации часто оказывается технически и экономически нецелесообразным.

— Как вы думаете, кто сейчас является лидером в мире по созданию социальных роботов?

— Я считаю, что это Южная Корея, Япония и Китай. При этом в мире в целом в основном производят промышленных роботов. Из социальных роботов в основном производят информационных. Это относительно простые роботы, без рук, с экраном, на котором транслируется информация. Внедрение других типов роботов расширяется и зависит от экономической ситуации и уровня спроса на определенные работы.

— Насколько мне известно, в МАИ также проводились разработки в области социальной робототехники?

— Да, к нам обратились представители одного завода с проектом создания социального робота. И мы разработали этот робот с нуля практически за полтора года. Я думаю, это рекордный срок для разработки такого уровня.

Поскольку мы никогда ранее не занимались подобными разработками, нам пришлось разбираться в устройстве вычислительной системы робота, навигационной системе для работы в помещениях, а также в реализации систем компьютерного зрения, распознавания и синтеза речи и прочего.

Нам удалось это сделать благодаря большому опыту разработки самых разных систем. Это подчеркивает, что образование и квалификация сотрудников и ученых МАИ позволяют нам выполнять любые подобные заказы.