Экономические аспекты внедрения интеллектуальных роботов в жизнь

Мобильные интеллектуальные роботы, выполняющие работу за человека, начинают проникать в массы и в ближайшие годы могут создать много миллиардно долларовый рынок. Всплеск интереса к роботам стал результатом неуклонного повышения производительности и снижения стоимости процессоров, датчиков, навигационного программного обеспечения и других технологий, необходимых для создания мобильных роботов.

Например, фирма Seegrid разработала программное обеспечение, позволяющее мобильному устройству за один проход составлять подробную трехмерную карту коридора или комнаты. Системы глобального позиционирования могут засечь робота или любой другой объект в любом месте планеты с точностью до 10 см. Продолжает расти и производительность встроенных процессоров, обрабатывающих данные датчиков и координирующих движения робота.

Детали роботов стремительно дешевеют. Если в прошлом изобретателям роботов приходилось разрабатывать специальные компоненты, то теперь этот бизнес привлек таких производителей микросхем и разработчиков программного обеспечения, как Intel, Microsoft и Texas Instruments, а также целый ряд молодых компаний. Одновременно производители роботов сотрудничают с другими отраслями, стараясь сократить производственные расходы. Roomba взяла за основу пылесосы-автоматы, разработанные для Johnson Wax, a iRobot три с половиной года сотрудничает с Hasbro, стараясь освоить дешевое производство игрушек.

Идея автоматов, способных выполнять различные задания, возникла еще в древнем Египте. Слово "робот" имеет сравнительно недавнее происхождение и взято из пьесы R.U.R. чешского писателя Карела Чапека. Первые коммерческие роботы появились в начале 60-х, в разгар холодной войны, когда мир был поглощен наукой атомного века. Созданная Энгельбергом компания Unimation разработала промышленные роботы-манипуляторы, a Barrett Electronics предложила автоматический электрокар для продовольственных складов, ориентирующийся по проложенным под полом сигнальным проводам.

Множество молодых компаний, специализирующихся на роботах, породили Калифорнийский и Массачусетский технологические институты, но больше всего их в Питсбурге. Например, местная компания Bombardier Transportation производит движущиеся тротуары для аэропортов.

Пока роботы не стали заметной силой в мировой экономике. По данным Ассоциации робототехники, все производители этой продукции Северной Америки, вместе взятые, продают ее примерно на 1 млрд. $ в год. Другие цифры показывают, что объем мирового рынка приближается к 5 млрд. $. Подавляющее большинство доходов приносят устройства с ограниченными функциями, применяемые на упаковочных фабриках или производственных предприятиях, но в последние годы на рынок стали выходить более гибкие роботы.

Рынок персональных и мобильных роботов должен вырасти до 5,4 млрд. $ и стать крупнее рынка промышленных стационарных роботов, утверждает Дэн Кара, президент фирмы Robotics Trends, которая организует конференции и пропагандирует отрасль. К 2010 году, по словам Кара, эта цифра приблизится к 17 млрд. $.

"Еще 10 лет назад никто не имел четкого представления о том, из чего должен состоять интеллектуальный робот", — говорит Уиттакер, который считает, что в ближайшие 20 лет рынок роботов по своей экономике будет сильно напоминать процесс развития рынка персональных компьютеров. Однако, чтобы вызвать полноценный бум, необходимо преодолеть некоторые ключевые проблемы. Остаются задачи коммуникации и координации — некоторые ученые пытаются решить их путем создания систем, имитирующих роящихся насекомых. Требует проработки и механизм захвата. Мобильные роботы вроде PackBot или картографов от Workhorse хорошо делают снимки или переносят предметы, но подобрать с пола мелкую вещь им не по плечу.

И все же способности роботов быстро развиваются. Согласно работе, недавно опубликованной Моравеком из Карнеги-Меллона, 1,5 кг мозг человека может выполнять около 100 триллионов операций в секунду — почти втрое больше, чем самый мощный в мире компьютер Earth Simulator. Развиваясь по закону Мура, машины могут достичь такой обрабатывающей мощности. "Однако, чтобы быть достаточно полезным, роботу не нужны все возможности человеческого мозга, — пишет Моравек в своей работе — Опыт коммерсанта и исследователя убеждает меня, что умственных способностей рыбки гуппи примерно в 1000 миллионов операций в секунду вполне достаточно, чтобы мобильные бытовые роботы могли уверенно ориентироваться в незнакомом окружении, выполняя работу в сотнях тысяч производственных помещений, а со временем и в миллионах домов". Даже лишенные человеческого разума, роботы-андроиды займут часть рынка. Sony, Honda и некоторые другие японские компании предлагают роботов-компаньонов, а производитель технологических игрушек Wow Wee готовит к выпуску RoboSapien за 99 долларов.

Генетические алгоритмы

В их основе лежит генетика и хромосомная теория эволюции организмов.

Хромосомы являются носителями наследственности. На процесс наследственности влияет поведение хромосом при делении клеток. Существует митозноеи мейозное деление клеток. Митозное деление обеспечивает распределение исходных хромосом между двумя образующимися дочерними клетками, которые будут иметь родственные наборы хромосом и будут очень похожи друг на друга.

Во время мейоза происходит два последовательных деления: редукционное и эквационное. Мейоз приводит к образованию клеток, у которых число хромосом вдвое меньше по сравнению с исходной клеткой.

В фазе редукции хромосомы обмениваются генами, после чего клетка делится на две, причем каждая клетка содержит удвоенный набор хромосом.

В фазе эквационного деления из двух клеток образуются четыре с одинаковым числом хромосом.

Миоз обеспечивает возобновление клеток, а мейоз отвечает за передачу наследственности и способствует генетическому разнообразию.

Генетический алгоритм — это поисковый алгоритм, основанный на механизме селекции и генетики. Эти алгоритмы обеспечивают выполнение сильнейших решений из множества сгенерированных. Он формирует и изменяет процесс поиска на основе моделирования каждой новой популяции на основе исходной. Генетический алгоритм использует информацию, накопленную в процесс эволюции.

Программные средства:

q Evolver фирмы Axcelis бизнес-инструмент, ориентированный на использование совместно с MS Excel.

q Omega фирмы Kio and CAP Volmac обеспечение фирменных приложений.