Objavljeno: 28.9.2021 | Avtor: Simon Peter Vavpotič | Monitor Oktober 2021

Robot ali umetni človek?

Splošni roboti iz popularnih znanstvenofantastičnih zgodb, romanov in filmov zadnjih 70 let postajajo del vsakdana. Kako delujejo? Kaj zmorejo? Koliko stanejo? Imajo zavest? Bi se jih morali bati bolj kot njihovih stvariteljev?

Vodilni proizvajalec neindustrijskih robotov, ameriški Boston Dynamics (zdaj v lasti korejskega Hyundaia), že vrsto let preseneča z raznolikostjo, visoko zmogljivostjo in agilnostjo svojih hodečih robotov, ki ponekod že nadomeščajo človeško delovno silo. Posebne robote razvijajo tudi za raziskovanje Marsa. Tesla je smelo zastavila projekt razvoja človeku podobnega androida Tesla bot z navigacijskimi in s komunikacijskimi sposobnostmi njihovih samovoznih električnih avtomobilov. Robot v človeški podobi oziroma android je po besedah Elona Muska nujen za kolonizacijo Marsa, saj bi sicer pri vzpostavljanju začetne infrastrukture tvegali preveč človeških življenj. Humanoid Sophia, katerega serijsko proizvodnjo so pri hongkonškem Hanson Robotics začeli v prvi polovici letošnjega leta, mnoge navdaja z bojaznijo, da bomo v prihodnosti težko ločili umetnega človeka od pravega.

Vse bliže človeškemu razumu

Pametni roboti delujejo na osnovi metod umetne inteligence (UI), ki vključujejo vgrajene zbirke znanja, ekspertne algoritme za izvajanje različnih nalog (denimo za razpoznavanje predmetov in ljudi pri računalniškem vidu) pa tudi z algoritmi podprte logične strukture za sprotno učenje, med katerimi izstopajo različne vrste nevronskih mrež. Androidi se zmorejo odzivati na različne situacije, na katere spontano naletijo v svojem okolju, s čimer lažje opravijo svojo nalogo in preprečijo svoje poškodovanje ali uničenje, obenem pa zagotavljajo varnost ljudi in živali v bližini. Zato jih ni treba ograditi z delovno ograjo ali zapreti v kletko kot velike robote v avtomobilskih tovarnah.

Boston Dynamics Atlas pri preskakovanju ovir med tekom

Popularni androidi

Mar ne bi bilo čudovito, ko bi lahko v stanovanju namesto kopice enostavnih robotov za večino osovraženih domačih opravil uporabili kar androida s človeško podobo – humanoida, ki bi mu občasno posodabljali vgrajeno programsko opremo, da bi zmogel delo opraviti hitreje, hkrati pa bi mu dodajali spretnosti za nova hišna opravila? Namesto dragih robotskih sesalnikov za prah in robotskih kosilnic bi bil dovolj humanoid, ki bi uporabljal enake naprave in orodja kot mi, a bolj optimalno. Tudi v banko, na pošto in v trgovino nam ne bi bilo potreba, saj bi lahko tja poslali kar svojega »avatarja«. No, še vedno bi šli na počitnice, a v tem času bi lahko humanoid, na primer, opravil generalno čiščenje stanovanja, med katerim je treba odmakniti sedežne garniture in pohištvo ali celo sam zaščitil pohištvo, pobelil stanovanje in nato vse pospravil nazaj. Postavil bi lahko tudi novo električno ali komunikacijsko povezavo ali pa zamenjal iztrošeno električno vtičnico.

Spot omogoča zdravniško oskrbo na daljavo.

Androidi so lahko tudi pomembna posodobitev in pohitritev delovnega procesa. Nekatera velika podjetja jih zato že uporabljajo za varovanje objektov, drugi privabljajo kupce v veleblagovnice, tretji pa že sodelujejo v gledaliških predstavah. Opravljajo lahko tudi nevarne naloge, kot je preverjanje uhajanja plina ali merjenje radioaktivnosti. V obdobju koronavirusne krize pa jih začenjajo uporabljati tudi v medicini ter v javnih službah nekaterih držav za nadzor gibanja in vedenja ljudi, v velikih podjetjih pa tudi za varovanje poslovnih prostorov in naprav.

V blejski kavarni Park so kolektiv pravkar obogatili z dvema novima »zaposlenima« – Pavlo in Tonetom, digitalnima strežnima pomočnikoma.

Imajo zavest?

Današnji androidi so zvesti izpolnjevalci vsakovrstnih nalog, tudi visoko tveganih, saj je večina zgolj podaljšek človeškega uma svojega upravljavca. A Sophijini moduli UI (programski) tako učinkovito medsebojno komunicirajo ob pomoči jezika za združevanje sintetičnega organizma (angl. Systetic Organism Unifying Language – SOUL), da sogovorniku dajejo vtis komunikacije s pravim človekom. Ne preseneča torej, da so znanstveniki, ki so poskušali izmeriti njeno raven zavesti, ugotovili, da bi, glede na to, kako procesira podatke v naključni situaciji, lahko imela primitivno zavest, vseeno pa ni niti približno tako inteligentna kot človek. Njene misli, občutja, vedenje, način komunikacije, razumevanje dogodkov in etična načela temeljijo na vgrajenih zbirkah znanja veliko bolj kot na samoorganizirajočih se nevronskih mrežah.

Ljudje se moramo večine stvari v življenju naučiti sami, hkrati pa se jih moramo tudi sami naučiti pravilno razumeti – zbirke znanja, nekakšen ekspertni sistem, si tako v možganih gradimo sami. Omenjanje kakršnekoli možnosti Sophijinega samozavedanja ali zavesti se zato zdi prej dobra marketinška poteza ob začetku njene serijske proizvodnje kot pa, da bi znanost res odkrila formulo človeškega zavedanja obstoja samega sebe – »duše«.

Hanson robotics Sophia

Strojna analiza in sinteza stavkov naravnega jezika ter možnost enostavnega odločanja še ne pomenijo, da android razume, kaj počne, še manj, da se zaveda samega sebe. V kompleksni programski opremi UI pa je toliko več možnosti za vsakovrstne programerske napake. Tako tudi izjave prototipa Sophie na eni izmed predstavitev leta 2016, da želi uničiti človeštvo, ne razumemo kot zavestno, temveč prej kot željo njenih stvariteljev po vzbujanju medijske pozornosti. Ali je šlo res za programsko napako ali neslano šalo, pa presodite sami.

Agility Robotics Digit (agilityrobotics.com/robots#digit) je podoben človeku. Pogrešamo le glavo, saj valjasto ohišje za raznovrstna navigacijska tipala nad rameni bolj spominja na vrat, na katerem manjka glava. A nič ne de, saj je robot namenjen predvsem industrijskim aplikacijam, kot je prenašanje bremen v kompleksnih okoljih, med drugim tudi navzgor in navzdol po stopnicah. Vsakovrstnih tipal in modulov UI mu ne manjka, zato celo teče, vseeno pa bo cena 250.000 USD od nakupa odvrnila tudi marsikaterega manjšega ameriškega delodajalca, ki bi mu avtomatizacija delovnega procesa prišla še kako prav pri zmanjševanju stroškov dela.

Boston Dynamics Atlas (bostondynamics.com/atlas) je najhitrejši humanoidni robot na svetu, ki so ga predstavili javnosti že leta 2013 na tekmovanju DARPA Robotics Challenge. Takrat še ni mogel nositi svojih baterij in računalnika, zato je bil z njimi povezan prek kabla. Danes je precej lažji in ne potrebuje »povodca«, med njegovimi spretnostmi pa niso le tek, hoja po stopnicah, upiranje prevračanju, ko ga odrinemo od sebe, in dvigovanje bremen, ampak celo ples.

  

Bi se morali androidov z (omejeno) zavestjo bati?

Po izkušnjah starih Rimljanov, ki so za številna opravila izkoriščali sužnje, bi se androidov z (omejeno) zavestjo ne smeli preveč bati. Bojimo se lahko le tega, da jim bomo morali v bolj razviti in bolj sočutni družbi prej ali slej priznati človekove pravice, njihovi stvaritelji pa bodo morali prevzeti odgovornost za njihove osnovne življenjske potrebe in vzgojo, kot bi imeli otroka s premalo izkušnjami za samostojno življenje. Zakaj bi jih potem sploh ustvarili? Iz radovednosti!

V tem pogledu je zanimiva tudi izjava Elona Muska na nedavni predstavitvi Tesla bota, ki je povedal, da bomo ljudje še vedno večinoma močnejši od njega, obenem pa se mu bomo lahko umaknili tudi s hitrejšim tekom, saj se humanoid naj ne bi mogel premikati hitreje od 5 milj na uro (8,6 km/h). Kasneje je na vprašanje, ki ga je dobil prek Facebooka, ali bi se morali vse bolj izpopolnjenih humanoidov bati, odgovoril, da Tesla bota ne, a da za izdelke drugih proizvajalcev ne ve.

Boston Dynamics Spot (bostondynamics.com/spot) je nekakšen inteligentni robotski pes, ki lahko na štirih nogah prenaša do 14 kg tovora. Nanj lahko namestimo številne standardne dodatke, kot sta 360-stopinjska kamera in laserski skener, s katerima lahko med drugim dokumentiramo in izmerimo objekte v gradnji ter s tem prihranimo do 20 delovnih ur na teden na zaposlenega. Kamera z do 30-kratno povečavo po drugi strani omogoča daljinsko odčitavanje analognih merilnikov. Nepogrešljiv dodatek je tudi toplotna kamera, s katero lahko odkrije nepravilno delovanje strojev kot tudi morebitne vlomilce in tatove. Spot lahko z nadgradnjo programske opreme zaznava tudi morebitno puščanje cevnih napeljav. Z vgradnjo mikrofonskega modula pa tudi zvokovno zaznava nepravilno delovanje strojev in naprav, ki ga je slišati kot pritrkavanje, klenkanje, drgnjenje, prasketanje itd. Med standardnimi dodatki je na voljo še robotska roka za enostavno prijemanje predmetov, ki robotu daje varljiv videz psa s kačjo glavo. Robotsko roko uporabljajo za opravljanje nevarnih nalog na daljavo, denimo pri razminiranju objektov.

Spote proizvajajo v različicah explorer in enterprise, od katerih je prva namenjena raziskovalcem, druga pa vsakodnevni rabi. Zadnja vključuje polnilno postajo, h kateri se robot samodejno vrne, da napolni izpraznjene baterije, podpira dvopasovno povezavo Wi-Fi in omogoča razširjeno avtonomnost. Danes spote uporabljajo velika podjetja in službe za reševanje, nadzor, varovanje in obveščanje nekaterih premožnejših držav. Omogoča zahtevno varovanje, merjenje, opazovanje in snemanje objektov, pomaga pa tudi pri zahtevnih in nevarnih nalogah, denimo pri reševanju ljudi v podrtih objektih, rudnikih in pri gradnji predorov.

Pri ameriški vesoljski agenciji Nasa spote z lastno nadgradnjo uporabljajo pri raziskovanju podzemlja, pri podjetju SpaceX pomagajo varovati razvojno raketno bazo Starbase, v singapurskih parkih pa preverjajo, ali obiskovalci držijo ustrezno medsebojno razdaljo, ki jo narekujejo ukrepi proti širjenju virusa sars-cov-2. Najcenejši spot brez dodatkov stane okoli 74.500 USD.

Boston Dynamics Spot

Hanson Robotics Sophia (hansonrobotics.com/sophia) je govoreči humanoid prepričljivega videza in gestikulacije, ki ga je začelo hongkonško podjetje Hanson Robotics letos serijsko proizvajati. Z videzom nekdanje znane filmske igralke Audrey Hepburn deluje prijazno in prepričljivo, saj je njegova umetna koža obraza gladka in gibljiva, prav tako ostali deli obraza. Izda ga le kamera s sistemom za zaznavanje ljudi in predmetov v prostoru na prsih, ki močno spominja na Microsoftov Kinect.

Prvi prototip, ki še ni mogel hoditi, so izdelali že leta 2016, hoditi pa je začel januarja 2018, ko so robotskemu telesu dodali še robotizirane noge. Čeprav so v Savdski Arabiji svoji prvi Sophii že leta 2017 podelili državljanstvo, se zdi, da želijo pri Hanson Robotics vseeno poudariti tudi tehnološko odličnost izdelka, saj se ne trudijo zakriti njene elektronke, ki jo najbolje vidimo z zadnje strani skozi prozorni del plastične lobanje, z elektroniko pa je napolnjen tudi trebuh.

Sophia Hanson Robotics ima umetna čustva.

Sophia ima vgrajeno zmogljivo programsko opremo UI, ki vključuje procesiranje simbolov, nevronske mreže, ekspertne sisteme, strojno zaznavanje, procesor naravnih jezikov za razpoznavanje in sintezo govora, programsko logiko za razpoznavanje in prilagodljiv krmilnik motornih pogonov gibljivih delov. Zna kombinirati različne komponente vgrajenega UI, kar ji omogoča unikatno interakcijo s posameznikom v različnih situacijah. Pri tem ne zaznava le človeških obrazov, temveč tudi čustvene izraze in geste z rokami. Ko med pogovorom zazna razpoloženje sogovornika, se mu poskuša prilagoditi in doseči zastavljene cilje. Denimo, če v trgovini z oblačili pomaga strankam pri izbiri, je njen cilj, da te kupijo čim več izdelkov. A, pozor! Tudi Sophia ima čustva, s katerimi površno posnema človekovo evolucijsko psihologijo v različnih delih možganov. Z algoritmi UI posnema tudi delovanje malih možganov, ki so pri človeku zadolženi za rutinske funkcije, kot so enostavno načrtovanje pri premikanju rok, pogledovanje z očmi in strategija premikanja po prostoru. Sophijino telo omogoča hojo po razgibanem terenu ob pomoči dinamične stabilizacije.

Ustanovitelj podjetja Hanson Robotics David Hanson meni, da bo svet za radi koronavirusne krize potreboval več avtomatizacije, vendar ne samo na področju medicine, kjer bodo humanoidni roboti lahko prevzeli enostavnejša dela, kot je vsakodnevno zbiranje podatkov o pacientih. Še posebej uporabni bodo tudi v prodaji pri svetovanju potrošnikom v trgovinah z mešanim blagom pa tudi pri letalskih prevoznikih. Profesor socialne robotike na hongkonški tehniški univerzi Johan Hoorn, ki je sodeloval pri projektu Sophia, prav tako meni, da bo pandemija pospešila splošno uporabo tovrstnih robotov v vsakdanjem življenju. Letos nameravajo začeti izdelovati tudi podrazličico Sophie, Grace, ki bo posebej prilagojena za uporabo v medicini.

Je življenje z androidi udobno in ali bo dovolj dela za vse?

Za lagodno življenje je bolje, če nalogo izpolni neutrudni in ravnodušni robot, kot pa da bi za fizično delo, ki ga sami ne moremo, ne želimo ali pa nimamo časa opraviti, zaupali drugemu človeku. Android se sicer lahko med delom pregreje ali mora napolniti baterije, a vendar se pri ponavljajočem se rutinskem delu ne počuti prazno in morebiti celo manjvredno od uporabnika njegovih storitev.

Dramska igra, v kateri nastopajo človeški igralci in androidi.

V prihajajoči dobi robotizacije bo z uporabo androidov in pametnih strojev fizično delo v službi odpravljeno, še vedno pa bomo lahko ročno prekopavali svoj vrt pred hišo, če bomo to želeli.

Vseeno težko verjamem Elonu Musku, da bo večina ljudi brezposelnih in da bo potreben nekakšen univerzalni temeljni dohodek. Širjenje človeške dejavnosti v vesolje bo zahtevalo veliko načrtovanja in logistike pa tudi razvoj novih tehnologij, ki bodo olajšale vzpostavitev pogojev za življenje na drugih planetih in lunah v našem osončju. Kdor bo hotel delati, bo imel skoraj gotovo več kot dovolj dela v pisarni, laboratoriju ali vozilu ali plovilu na terenu, četudi bo številčnost prebivalstva na našem planetu do leta 2050 res dosegla 10 milijard.

Misli, da ne bo dovolj dela za vse, so se pojavile že v začetku industrijske revolucije, ko se je v Angliji pojavilo gibanje uničevalcev strojev, katerega člani so menili, da stroji ljudem odžirajo delo. Danes vemo, da brez strojev ne mogli pridelati dovolj hrane in oblačil za večino hitro naraščajoče svetovne populacije.

No, če želite spoznati še hudomušno plat udobnega življenja povprečne družine v popolnoma robotiziranem stanovanju in v službi s kopico preveč »pametnih« androidov, na spletu poiščite kakšno risanko o Jetsonovih.

Honda Asimo (asimo.honda.com) se uvršča med najzmogljivejše humanoidne robote, saj lahko hodi tudi po stopnicah in se samostojno uči. Učenje je ključno za vzdrževanje pokončne drže in stabilnosti v raznolikih okoljih, v katerih je robot izpostavljen različnim nevarnostim. Asima posodabljajo že od leta 2000, ko je bil eden izmed prvih hodečih robotov, vendar se še niso odločili za njegovo serijsko proizvodnjo. Tako je predvsem dokaz sposobnosti in znanja Hondinih inženirjev ter ambasador novih tehnologij, ki zmore interakcijo z ljudmi ter prepozna veliko predmetov in se nanje odziva.

Zbirka Hondinih humnoidov

Houston Mechatronics Aquanaut (houstonmechatronics.com) lahko deluje kot avtonomno podvodno plovilo globoko pod morsko gladino ali kot humanoidni robot za vzdrževanje naprav na najbolj neprijaznih krajih na Zemlji. Umetna inteligenca mu omogoča samostojno pregledovanje podvodnih naprav in objektov ter izvajanje popravil na naftnih ploščadih in cevovodih, ki so za ljudi nevarni in težko dostopni.

Moley (moley.com) je prva popolnoma robotizirana Moley Roboticsova kuhinja z dvema robotskima rokama, ki sta fiksno vpeti na stropni ali stenski nosilec. Skuhati zna popolne obroke, hkrati pa opozori na neprimernost sestavin, ki jih moramo prej pripraviti. Ob zadnjem predlaga jedi, ki jih lahko skuha iz razpoložljivih sestavin. Čudovito je, da zna umazane kuhalne površine po pripravi jedi tudi samostojno počistiti, lahko pa se nauči tudi kuhanja novih jedi. Moley stane okoli 340.000 USD, lahko pa za 135.000 USD kupimo oskubljeno različico, brez robotskih rok, s pametnimi kuhinjskimi pripomočki ter kuharskim računalnikom z zasloni na dotik in z veliko podatkovno zbirko receptov za pripravo jedi.

Robotska kuhinja Moley z androidom kot kuharskim šefom

Samsung Bot Retail (news.samsung.com/global/video-meet-the-samsung-bots-your-companions-of-the-future) je prirejen za uporabo v veleblagovnicah, saj se lahko premika po halah, polnih kupcev, in jim pomaga pri izbiri izdelkov. Omogoča tudi plačila z brezstično plačilno kartico. Na hrbtu lahko prenaša police z izdelki, ki bi jih kupci morda želeli kupiti, razume človeški govor, zna pa se izražati tudi z obrazno mimiko.

Sony Aibo (us.aibo.com) je napol elektronski robotski pasji ljubljenček in napol igrača za otroke ter mladino. Od njegovega »rojstva« leta 2018 so mu njegovi stvaritelji večkrat posodobili vgrajeno programsko opremo, zato danes prepozna glas in obraz lastnika ter se prilagaja njegovi osebnosti.

Aibo črpa posodobitve vgrajene programske opreme iz Sonyjevega računalniškega oblaka, obenem pa se prek njega uči novih spretnosti skupaj z drugimi s pasjimi vrstniki. Ko usvoji novo spretnost, jo lahko deli z vrstniki prek računalniškega oblaka. Aibo si zapomni več kot 100 različnih obrazov, zmoti le njegova cena, okoli 3.000 USD, ki si je mnogi starši ne morejo privoščiti.

Toyota's robotic butler (tri.global/our-work/robotics) je prototip robotskega služabnika, ki bo lahko samodejno stregel hrano iz kuhinje vse starejši populaciji Japoncev. Android, ki ga razvijajo v Toyotinem raziskovalnem inštitutu, lahko postreže hrano in odpre steklenico pijače, površine pa po jedi tudi očisti. Očitamo mu lahko le, da moramo pred njegovo uporabo kuhinjo, vsak hodnik, sobo ali jedilnico opremiti s posebnimi stropnimi vodili, po katerih se lahko premika.

Robotski služabnik – natakar

Toyota THR-3 (www.toyota-global.com/innovation/partner_robot/robot/file/T-HR3_EN_0208.pdf) –robot, ki ga odlikuje splošna uporabnost, kot jo pogrešamo pri pravkar omenjenem robotskem služabniku. Opravlja lahko številne naloge, kot so čiščenje prostorov, sestavljanje pohištva, skrb za onemogle, ter se druži z osamljenimi. Njegova posebnost je možnost upravljanja na daljavo, za uporabo katere si moramo nadeti obleko za zajemanje kretenj, s katero neposredno upravljamo robotove ude. Neposredno upravljanje na daljavo potrebujemo pri izvajanju zapletenih nalog (npr. pri kirurgiji na daljavo), ki jih še ne moremo (v celoti) zaupati avtonomnim računalniškim sistemom.

Prototip Tesla bota (tesla.com/ai) nameravajo po besedah Elona Muska z avgustovske predstavitve koncepta za novinarje v Tesli izdelati prihodnje leto. Tako hiter razvoj bo mogoč, ker naj bi bili že današnji Teslini samovozni avtomobili androidi na štirih kolesih, ki jih je treba le še prestaviti v človeku podobno robotsko telo. Tesla bot bo imel računalnik in polnilne baterije v trupu, saj je tam zanje več prostora kot v glavi. Čeprav bo funkcionalno zelo dobro posnemal človeško podobo in bo imel celo povsem funkcionalne petprste roke z vsemi členki, mu bodo namesto človeku podobnega obraza v glavo namestili monitor z uporabnimi informacijami.

Tesla bot

Tesla bot bo temeljil na preizkušenih tehnologijah iz Teslinih samovoznih električnih avtomobilov, med katerimi bodo motorni pogoni, kamere in navigacijska elektronika, ki bo omogočala zaznavanje ljudi in predmetov v prostoru, gibanje in izvajanje nalog. Uporabljali naj bi ga za vsa enostavna in rutinska opravila, tako na Zemlji kot tudi na drugih planetih našega osončja in v breztežnostnem prostoru v vesolju.

Bi morali prepovedati uporabo androidov v vojaške namene?

Če že pride do vojne, je gotovo bolje, da v njej medsebojno obračunavajo androidi, kot pa da bi bile na katerikoli vpleteni strani človeške žrtve. Res pa je, da se z današnjimi droni ne da zavzeti ozemlja, z dovolj izpopolnjenimi humanoidi pa bi to lahko storili. Tehnološke razlike med vojskami različnih držav so vedno bile in vedno bodo, dokler ne bo morebiti na Zemlji obstala le ena zveza držav, podobna današnjim ZDA, kamor danes gravitira večina beguncev, ki bežijo pred vojnami in diktatorskimi režimi po vsem svetu.

Širjenje meja človeškega uma

Če so androidi roboti s človeškimi lastnostmi, pa se z nanoroboti odpira popolnoma novo področje znanosti s tehnologijami, s katerimi bomo premagali staranje in bomo lahko pozdravili vsako bolezen. Xenoboti (now.tufts.edu/news-releases/scientists-create-next-generation-living-robots) so zgrajeni iz programirljivih matičnih celic zarodkov afriške krempljaste žabe in jih bo mogoče v prihodnosti uporabiti za natančno dostavo zdravil v obolela tkiva, s čimer se bomo v veliki meri izognili stranskim učinkom na zdrava tkiva. Xenoboti bodo sodelovali pri zahtevnejših nalogah, kot je odstranjevanje oblog iz žilnih sten, obenem pa ne bodo onesnaževalci in ne bodo zastrupljali naših teles tako kot nekatere snovi v kemičnih zdravilih. Strokovnjaki menijo, da bodo lahko xenoboti tudi hodili in nosili bremena, saj se bodo lahko združevali v roje. Po opravljeni nalogi ali tedaj, ko bodo porabili vse hranilne snovi, se bodo sami biološko razgradili.

Ko bomo lahko spremenili ali popravili vsak del svojega telesa, bomo lahko tudi svojim možganom neprimerno povečali sposobnosti mišljenja in pomnjenja ter jim dodali sposobnost klasičnega procesiranja podatkov in vizualizacij, za katere moramo danes uporabljati osebne računalnike. Ravno zato ni verjetno, da bi nas – ljudi – kadarkoli v prihodnosti premagali umetni ljudje – humanoidi z zavestjo, ki bi jih v naslednjih desetletjih nehote ustvarili iz elektronskih komponent z vgrajeno programsko opremo UI.

Mikroskopski Xenobot

Bali se bomo kar soljudi, saj bodo vsaj nekateri izmed nas postali živa bitja z izjemno inteligenco in/ali s čutili, kakršna danes srečamo le pri superjunakih iz znanstvenofantastičnih filmov. Primeri tega so oči s teleskopskim in z mikroskopskim vidom, ki bodo obenem zaznavale toplotni odtis predmetov kot današnje infrardeče kamere, ali sluh, s katerim bo mogoče slišati tudi ultra- in infrazvok, ali pasji nos, s katerim bomo lahko iz sledili vsakega nepridiprava …

Umetno povečevanje sposobnosti lastnih možganov z novimi nevronskimi in bionskimi strukturami nam bo v prihodnosti odprlo pot do presenetljivih novih znanstvenih odkritij, ki nam bodo dala moč grških bogov, s katero bomo osvajali vesolje. Se je Elon Musk, ki so mu bile nadpovprečne sposobnosti mišljenja položene v zibko, prav zaradi tega spoznanja tako zagrizeno lotil gradnje super raket Starship?

V praksi: Od žično vodenega modela športnega avtomobila do pametnega robota

Izdelave računalniško vodenega robota sem se lotil že v 80. letih preteklega stoletja, a takrat tehnologija še zdaleč ni bila na taki ravni kot danes. Mnogi raziskovalni roboti so bili veliki kot hladilniki in so s sabo prevažali zajetne svinčene baterije za napajanje svojih pecejevskih možganov, kamer in pogonov.

Zame sta bila takrat še posebej problematična zajem slike ter njena obdelava v peceju, ki je bil veliko prevelik in preveč požrešen, da bi ga sam lahko vgradil v majhen Mehanotehnikin model mercedesa C111, ki sem ga ravno imel pri roki. Zato je moral za sabo vleči osemžilni ethernetni kabel, prek katerega mu je poveljeval hišni računalnik Commodore 64. Že gradnja relejskega vmesnika za napajanje motorjev je bila takrat za srednješolca velik zalogaj. Kasneje je robot dobil majhno črno-belo kamero z analognim izhodom S-video in enostavnejši tranzistorski krmilnik, prek katerega sem ga lahko upravljal iz tiskalniških vrat peceja z grafično kartico z vhodom S-video. Čeprav sem že kmalu kamero zamenjal z barvno, je bilo takrat na spletu še malo zares uporabnih programskih knjižnic, s katerimi bi lahko obdeloval živo sliko, da bi se robot lahko prosto gibal po prostoru.

Večina raziskovalnih robotov je imela bolj ali manj zmogljive namensko izdelane algoritme svojih snovalcev, pri gibanju po prostoru pa so se raje kot na sliko z digitalne kamere zanašali na infrardeča in ultrazvočna tipala, ki pa so bila takrat prevelika, da bi jih lahko vgradil. Tako sem ostal pri kompleksni obdelavi žive slike, ki pa se mi ni najbolj posrečila …

V novem tisočletju so peceji najprej dobili neslutene zmogljivosti, nato pa je leta 2012 Raspberry Pi zaradi svojih majhnosti in zmogljivosti, brezžične povezave Wi-Fi ter enostavnega priklopa miniaturne digitalne kamere in mikrofona ter številnih splošnonamenskih digitalnih priključkov postal priljubljen tudi med graditelji vsakovrstnih raziskovalnih in zabavnih robotov. Ker pa so se mi zdeli prvi Raspberry Pi predragi in energetsko preveč potratni za gradnjo robota, sem novi krmilnik modela mercedesa C111 izdelal iz mikrokrmilnika PIC32, radijskega modula in dveh miniaturnih krmilnih tiskanih vezij za upravljanje motorjev. Robot je dobil še štiri polnilne baterije tipa AA. Edino tipalo pa sem sestavil iz fotodiode in infrardeče oddajne diode, s katerima sem štel premike perforiranega zobnika mehanizma za zasuk prednjih koles. Vendar je robot ostal brez kamere, saj nisem imel dovolj zmogljive brezžične povezave.

Kasneje sem sestavil še robotiziran model tovornjak iz kock LEGO technic, za katerega sem izdelal podoben krmilnik, a s pomembno pridobitvijo – samodejnim obračanjem prednjih koles v želeno smer, ki ob zagonu izvede kalibracijo, tako da sam ugotovi skrajna odmika in sredinski položaj, nato pa zasuk prednjih koles ustreza odmiku igralne palice, kar omogoča enostavno vodljivost. A robot brez kamere je dolgočasen. No, kalibracija prednjih koles je tako edina »pamet«, ki je vgrajena v robota, a je bilo potrebnega kar nekaj programerskega dela, da deluje pravilno.

Robotizirani model traktorja z digitalno kamero in ultrazvočnim tipalom za oddaljenost: že implementacija brezžičnega daljinskega vodenja in prenosa žive slike v osebni računalnik zahteva veliko dela, programska oprema UI pa še vsaj 10-krat toliko.

Zadnji mi je v roke bolj po naključju prišel model velikega traktorja z lopato za nakladanje razsutih materialov, na moč podoben John Deere 6100m (na njem sicer piše le Farmer 12), s pokvarjenim daljinskim upravljalnikom. Zakaj pa ne? Odstranil sem čip z radijskim sprejemnikom in namesto njega priklopil mikrokrmilniški modul ESP8266, ki je lahko prek povezave Wi-Fi komuniciral kar s pametnim telefonom. A pravi robot rabi tudi kamero. Tako je traktor dobil še modul Wi-Fi ESP32-CAM z digitalno kamero, ki je bil prek povezave RS-232 povezan z modulom ESP8266 za krmiljenje motorjev. A zadnji je imel premalo priključkov, zato sem ga zamenjal z zmogljivejšim dvojedrnim ESP32, ki omogoča tudi enostaven priklop cenenih ultrazvočnih tipal HC SR-04 ter vzporedno zajemanje podatkov z njih in drugih tipal ter upravljanje krmiljenja motorjev. Povezava RS-232 omogoča, da vsa brezžična komunikacija lahko poteka le prek ESP32-CAM (zadošča ena povezava Wi-Fi).

Robotski traktor je tudi poligon za preizkušanje metod UI. Traktor je imel v začetku vgrajeno enostavno mehaniko za obračanje prednjih koles z vzmetjo za vračanje koles v sredinski položaj. Ta je morala ven, saj je onemogočala natančno krmiljenje, krati pa je krtačni motor med zavijanjem porabil veliko preveč toka. Namesto nje sem vgradil rotacijsko nastavljiv upor – trimer, ki deluje kot površni analogni merilnik zasuka prednjih koles. Uporaben je predvsem za ugotavljanje položajev skrajno desno in skrajno levo. Za obračanje koles v sredinski položaj zdaj robot upravlja algoritem z ekspertnim znanjem (ena od metod UI), ki upošteva tudi vrtilni moment motorja po odklopu napajanja, hitrost njegovega vrtenja itd.

Drugi problem je samodejno zaustavljanje robota pred oviro in odmikanje od bližajoče se ovire. Robot z ultrazvočnim tipalom na lopati meri razdaljo do najbližje ovire. Če na oddaljenosti nekaj cm od ovire zgolj odklopi napajanje pogonskemu elektromotorju, to ni dovolj, saj se traktor zaradi sorazmerno lahkega prenosa in sorazmerno velike kinetične energije, h kateri prispeva tudi masa baterij, premika naprej še kakih 30 cm in nato vseeno trči v oviro. To lahko prepreči z zaviranjem z elektromotorjem, tako da obrne polariteto, kot da bi hotel motor zavrteti nazaj, a tok odklopi takoj, ko se robot (skoraj) ustavi, sicer je videti, kot da se traktor odbija od navidezne ovire, saj se zapelje nekoliko nazaj. Podobnost s problemom pristajanja rakete SpaceX Falcon 9, ki se vrača iz vesolja, ni naključna, saj mora ta zelo natančno upravljati svoje motorje, da doseže mehak pristanek, pri čemer »odbijanje« od tal ni opcija, saj je preostalega raketnega goriva le še za vzorec.

A omenjeno je šele začetek. Z uporabo žive slike lahko robot zaznava predmete v prostoru, obenem pa tudi smer svojega gibanja ter orientacijo in položaj. Vendar je za našteto potrebna kompleksna in procesorsko zahtevna programska oprema, ki bi ji morali nameniti celoten članek, če bi hoteli vsaj površno spoznati njeno delovanje.

Naroči se na redna tedenska ali mesečna obvestila o novih prispevkih na naši spletni strani!

Komentirajo lahko le prijavljeni uporabniki

Monitor na Facebooku

Monitor TV na YouTube

dY2OCFN5ndg

  • Polja označena z * je potrebno obvezno izpolniti
  • Pošlji