Привет.

Обсуждали с друзьями робота от Tesla, причем не в практическом плане, а как пример любого подобного устройства. Проблемы, что стоят перед создателями человекоподобных роботов, разнообразны, но хочу остановиться на паре из них. Первая проблема — это размер такого робота, он не может быть огромным или миниатюрным, так как мы копируем размеры человека. То есть инженеры ограничены человеческим телом и не могут выйти за его пределы. И первое, о чем стоит подумать, это количество аккумуляторов, которые вы можете разместить в корпусе робота. Задача нетривиальная, так как вам нужно сделать робота максимально легким, чтобы он мог передвигаться максимально долгое время. Аналогию можно искать в другой бытовой технике, например, в роботах-пылесосах. Кажется, что это самое странное сравнение, так как форм-фактор устройств разнится, в одном случае робот ездит на колесах, во втором ходит на двух ногах. Тем не менее, задача, стоящая перед инженерами, схожая — в небольшом объеме уместить аккумулятор, который позволит технике работать. У пылесосов разная мощность, но в большинстве случаев время работы укладывается в диапазон 20-40 минут. Обратите внимание, что все производители роботов рассказывают об их возможностях, но почти не упоминают время работы, которое остается, мягко говоря, небольшим.

В 2000-е годы на одной из выставок мне удалось познакомиться с роботом от Honda, для того времени Asimo был чем-то умопомрачительным. Высотой в 130 сантиметров и весом в 54 килограмма, он умел ходить и даже быстро передвигаться (шесть километров в час!). Разработки робота начались в 1986 году, первый прототип появился через десять лет, в сентябре 1997 года была создана версия, которая была уже похожа на итогового робота. Asimo представили миру под этим именем в 2000 году, обновленная версия появилась в 2005 году. Время работы робота от батареи в среднем составляло до одного часа, предыдущая версия умела передвигаться до тридцати минут.

Можно считать, что Asimo стал интересной разработкой моторных функций, ничего иного он не делал, а вычислительная мощность робота была весьма низкой. Разработка Asimo остановилась, но в Honda продолжают работать над сходными устройствами. Обратите внимание, что батарея робота находилась в «рюкзаке» на его спине.

Если посмотреть на большинство моделей роботов, а также экзоскелетов, мы обнаружим, что лучшее время работы составляет пару часов от одной зарядки. Производители экзоскелетов предпочитают подключать их к питанию, так как это гарантирует работу в течение длительного времени, либо обеспечивается быстрая замена батарей, чтобы увеличить время работы.

В технологиях батарей нет никаких прорывов, поэтому для автономных устройств мы упремся в простое ограничение — на 30 минут работы будет уходить минимум час зарядки. Либо нужно продумать быструю смену батарей.

Обеспечить умение робота ходить не так просто — но затраты энергии на это будут заведомо выше, чем для устройств, которые катятся на колесах. Тут требуется большее число моторов, которые имитируют человеческое тело. Обычно это от десятка моторов и сложная конструкция.

Помимо того, что робот должен уметь ходить, нам необходимо научить его что-то делать — видеть мир, распознавать образы, уметь совершать действия, например, готовить еду или переносить грузы. И вот тут возникает другой вопрос — как вместить в робота производительный компьютер или разные системы, которые расширят его возможности. Вряд ли покупатели будут рады приобрести смартфон на ногах, этакий передвигающийся телефон. Важно будет умение робота совершать действия, которых не умеют производить существующие устройства. И вот тут начинаются проблемы.

Эволюция живых видов создала крайне эффективные тела, нас можно назвать биологическими машинами, обладающими запредельной эффективностью в рамках существующих технологий. Чтобы проиллюстрировать это утверждение, давайте посмотрим на производительность современных суперкомпьютеров.

Даже если прикинуть грубо, при производительности в 1 петафлопс/c требуется 12.46 кВт, и это очень много. Для сравнения, в разных исследованиях оценивается производительность мозга человека (понятно, что задачи абсолютно разные и сравнение в лоб неуместно, но тем не менее). Считается, что производительность мозга — как раз около 1 петафлопс/c. При этом затраты энергии составляют около 15-20 Вт. Энергоэффективность мозга выглядит невообразимой для современных компьютеров.

Про исследования мозга вы можете почитать интересный документ, пусть и довольно древний, но в нем рассказывается о методиках изучения, о том, какие подходы используют ученые. Найти его можно вот тут.

В 1960-е годы подсчитали теоретический предел производительности компьютера, на один килограмм веса это 10 в 51 степени операций. Мы бесконечно далеки от этой величины, но закон Мура продолжает работать.

Можно воспринимать человекоподобного робота как продвинутый компьютер, который имеет дополнительную свободу и может перемещаться в пространстве. Но тогда под такое определение скорее попадут автомобили с автопилотом, нежели роботы. И тут возникают гибридные системы, тот самый тонкий клиент, когда оболочкой робота выгоднее управлять с сервера в машине или где-то в облаке, но никак не размещать в нем производительное железо.

Суперкомпьютеры далеки от большинства людей, но посмотрите на игровые компьютеры, с точки зрения питания они превратились в нечто непотребное — блоки питания в 750-850 Вт считаются нормой и никого больше не смущают.

Поместить более-менее производительный компьютер в тело робота не получится, мы снова упираемся в ограничения размеров устройства. А смартфон на ножках остается для нас неинтересным.

У меня нет сомнений в том, что прогресс не остановить, будут появляться новые технологии, производительные процессоры, которые потребляют немного энергии. Все это даже произойдет в краткосрочной перспективе, но стоимость таких роботов всегда будет высокой, а применение их на практике — сомнительным. Нанять живого человека будет намного дешевле, чем эксплуатировать робота в ежедневном режиме — только на ТО и электричестве можно будет разориться. Для богатых людей это будет своего рода шиком — показать, что они могут купить такие устройства. Но не более того.

Кухонный робот — это вовсе не человекоподобный автомат, а скорее манипулятор, который умеет открывать ящики, доставать еду и готовить. Так проще и дешевле, хотя стоимость таких роботов также будет очень высокой, они не станут общедоступными.

У нас кружится голова от того, что позволяют нам технологии, в какой-то мере мы даже устали удивляться, так как каждый год появляется что-то новое, кажется, что пределов развития просто не существует. Мнение это, безусловно, ошибочное, в новейшей истории часто происходит как минимум несколько подходов к снаряду. Мы видим, как AI-алгоритмы заполонили мир, восхищаемся их возможностями, и кажется, еще чуть-чуть, и действительно появится искусственный интеллект. Вот только мы не помним, что эта очарованность искусственным интеллектом уже имела место в нашей истории, каких-то шестьдесят лет назад над этим работали в разных странах, и казалось, что решение задачи вот-вот будет найдено. Но не случилось, зато заложили фундамент для следующего рывка, который произошел сегодня. Аналогия хороша и сейчас, мы не получим того, о чем мечтаем, но заложим фундамент для всевозможных чудес.

А с человекоподобными роботами проблема не в том, что мы не можем их создать, лет за двадцать они точно появятся. Вопрос в стоимости их эксплуатации и в том, как мы сможем применять их на практике. Нужно считать экономику, и пока она не в пользу таких роботов, всегда будет дешевле нанять человека.

Копирование того, что создала природа, всегда дает выигрыш в технологиях, мы заимствуем у природы то, что было создано за миллионы лет эволюции. Но достичь таких же высот моментально мы не способны. Энергоэффективность наших решений очень низка. Да и миниатюризация в самом начале пути, по меркам истории человечества.

Поэтому я с удовольствием смотрю за прогрессом в области человекоподобных роботов, но не верю, что они станут распространенными в обозримом будущем. Слишком большое число задач нужно решить. А вы как считаете, когда такие роботы станут реальностью вне мира фантастических сериалов?