Různá automatická zařízení zaujímají v lidském životě tak silné místo, že je téměř nemožné si bez nich představit moderní civilizaci. Historie robotiky je však velmi dlouhá, lidé se téměř celou svou historii učili vytvářet různé stroje. Starověké stroje se samozřejmě nedají srovnávat s moderními, byly to spíše jejich podobizny. Ukazují však, že myšlenky na vytváření strojů, zejména umělé napodobování člověka, lze vysledovat až do nejstarších vrstev lidské historie.
Vzhled slova „robot“
Toto slovo vymyslel známý český spisovatel Karel Čapek. Poprvé tento termín použil v názvu své hry Rossum's Universal Robots z roku 1920. Za autora slova „robot“jej však považovat nelze, pochází pouze z českého robota, tedy pouze „práce“. Podle samotného spisovatele nabídl slovo jeho bratr Josef, zatímco Čapek se sám nemohl rozhodnout, jak své postavy pojmenovat.
Zápletka Čapkovy hry pro mnohése vám bude zdát povědomé: nejprve lidé využívají své mechanické služebníky k různým těžkým pracím, pak se bouří a na oplátku zotročují lidi.
V moderním smyslu je „robot“mechanické zařízení, které funguje podle daného programu samo o sobě, bez lidské pomoci.
Koncept robotiky a její zákony
V roce 1941 byly v příběhu „The Liar“formulovány slavné zákony robotiky Isaaca Asimova, které jsou navrženy tak, aby regulovaly chování těchto strojů.
- Robot nemůže způsobit újmu člověku nebo svou nečinností dovolit toto poškození způsobit.
- Robot musí poslouchat člověka, pokud to není v rozporu s prvním zákonem.
- Robot se může bránit, pokud to není v rozporu s prvními dvěma zákony.
Podle těchto zákonů vytvořil Asimov sám a další autoři obrovskou vrstvu děl věnovaných vztahu mezi lidmi a stroji.
Azimov představil koncept „robotiky“. Toto slovo, kdysi používané ve fantasy příběhu, je nyní názvem vážného vědeckého odvětví, zabývajícího se vývojem a konstrukcí různých mechanismů, automatizací procesů atd.
Stroje starověkého světa
Historie robotiky má kořeny ve starověku. Nějaký druh robotů byl vynalezen ve starověkém Egyptě před více než čtyřmi tisíci lety, kdy se kněží skrývali v sochách bohů a mluvili odtud s lidmi. Zároveň se hýbaly ruce soch ahlavy.
Pokud povolíte uzdu své fantazii, můžete najít zmínky o robotech například v bájích starověkého Řecka. Dokonce i Homér se zmiňuje o mechanických služebnících, které si pro sebe vytvořil starořecký bůh Héfaistos, obří Talose, jím vytvořeného z bronzu, aby chránil Krétu před nepřítelem. Platón vypráví o vědci Archytovi z Tarentu, který vyrobil umělou holubici schopnou létat.
Archimedes ve 3. století před naším letopočtem údajně vyrobil zařízení velmi připomínající moderní planetárium: průhlednou kouli poháněnou vodou, která zobrazovala pohyb všech tehdy známých nebeských těles.
Ve středověku lidé již začali vytvářet skutečné stroje schopné dělat mnoho zajímavých věcí. Pokusy vytvořit první humanoidní stroje také patří do středověku.
Albert Veliký, slavný alchymista 13. století, vytvořil androida, který se choval jako strážce brány a otvíral dveře klepání a klanění hostům (android je robot, který kopíruje vzhled a chování člověka). Navrhl také mechanismus schopný mluvit lidským hlasem, takzvanou mluvící hlavu.
Kdo jako první vytvořil robota?
Projekt prvního robota, o kterém se dochovaly spolehlivé informace, vytvořil Leonardo da Vinci. Byl to android, který vypadal jako rytíř v brnění. Podle Leonardových kreseb mohl hýbat rukama a hlavou. Otázkou zůstává, proč slavný vynálezce neobdařil svého rytíře schopností pohybovat nohama, tedy chodit. Možná to považoval za technicky obtížný problém (kterýje naprostá pravda). Nebo se předpokládalo, že rytíř by měl jezdit na koni a pohyblivost nohou pro něj není nutná.
Není s jistotou známo, zda da Vinci dokázal postavit svého „terminátora“, ale navrhl lvího robota, který, když se objevil král, roztrhl mu hruď svými drápy a ukázal státní znak Francie skryté v něm.
Leonardo měl navíc představy o interakci mechanismů s lidskými orgány, tedy již na přelomu 15.-16. století předpokládal moderní vývoj protéz řízených přímo lidským nervovým systémem.
Mechaničtí hudebníci a chodící motory
Během 16. století bylo v Evropě vytvořeno mnoho zařízení využívajících především natahovací (hodinkové) mechanismy. Například v Německu byla vyrobena umělá muška a orel, kteří uměli létat, a v Itálii robotka, která hrála na loutnu.
V 17. století Evropané vyvinuli a zdokonalili první mechanické „kalkulačky“. Zpočátku umí pouze sčítat a odčítat, ale na konci století jsou již schopni dělit a násobit.
Tento okamžik lze považovat za zlomový bod v historii robotiky, protože se paralelně začnou vyvíjet dvě větve znalostí, které budou v budoucnu sloužit k vytváření moderních robotů:
- vývoj strojů, které napodobují a nahrazují člověka a jeho činy;
- vytváření zařízení určených k ukládání a zpracování informací.
Paralelně, mechanickyhumanoidní zařízení schopná hrát na hudební nástroje, psát a kreslit.
Počátek 19. století byl poznamenán začátkem „přátelství“lidí s elektřinou. Začíná se rychle šířit a pronikat do mnoha sfér lidské činnosti. Současně se zdokonalovaly různé mechanické počítače a analytické stroje, vynalezl se telefon a telegraf.
Jsou známé příběhy o různých humanoidních strojích údajně vynalezených a používaných v USA během 19. století:
- v roce 1865 vytvořil designér Johnny Brainard takzvaného parního muže, který byl zapřažen do vozu místo koně. Byla to ve skutečnosti lokomotiva, která vypadala jako člověk (jen mnohem větší). Muselo se neustále „topit“a ovládalo se jako kůň otěžemi. Tvrdilo se, že mohl „jít“rychlostí až 50 km/h.
- Po nějaké době už Frank Reid testuje "elektročlověka", ale o tomto vynálezu se ví jen málo.
- V roce 1893 představil Archie Campion model umělého parního vojáka zvaného Boilerplate, který byl údajně opakovaně používán v praxi, tedy v bitvách.
Všechny tyto informace jsou zajímavé, ale vzbuzují určité pochybnosti, protože navzdory zdánlivě vynikajícím vlastnostem se tyto produkty nikdy nedostaly do sériové výroby, na rozdíl od parních lokomotiv, parníků a tak dále. S největší pravděpodobností existovaly pouze ve formě prototypů a nikdy nenašly své uplatnění,jsou ve skutečnosti hračkami pro dospělé.
20. století je rozkvětem robotiky
Ve 20. století vstupuje historie robotiky do své poslední fáze, což vedlo k vytvoření robotů, které lidstvo zná nyní.
V oblasti elektroniky dochází k průlomům, objevují se diody a triody. První elektronkové počítače jsou nejprve vyvinuty teoreticky a poté implementovány.
Zároveň je vytvořen první elektronický humanoidní robot, ovládaný na dálku, schopný se pohybovat a mluvit. Pak přichází elektronický pes, který reaguje na světlo a umí štěkat.
Koncem první třetiny 20. století se rádiem ovládaní androidi učí mluvit po telefonu, chodit, dokonce působit jako přednášející na výstavě, kouřit cigarety a tak dále. V tu chvíli už si mnozí mysleli, že už toho moc nezbývá – a lidi nahradí roboti. Později se však ukazuje, že tehdejší androidy nebude možné využít k jakékoli práci z důvodu nedostatečného rozvoje tehdejších technologií.
Tato zjištění však vynálezce nezastaví – androidi se stále objevovali a stále se vyvíjejí.
Ve 40. – 50. letech 20. století pokračuje zdokonalování elektroniky, počítačů a programování počítačů, objevuje se pojem „umělá inteligence“, po kterém dochází k výraznému skoku ve vývoji robotiky, roboti začínají „chytrovat“"rychle."
Konečně se od začátku 60. let začíná plnit sen lidstva – stroje začínají nahrazovat lidi těžkými, nebezpečnými anezajímavá zaměstnání. Objevují se první robotické manipulátory moderního typu. Nejprve provádějí pouze ty nejnepohodlnější operace pro člověka, poté se vytvoří automatické montážní linky.
Postupem času začíná šílenství lidí s roboty. Pro děti je otevřeno mnoho kroužků a škol robotiky, vyrábí se různé vzdělávací hračky a konstruktéři. Ani zábavní průmysl nezůstává stranou – v roce 1986 vyšel první díl filmu „Terminátor“, který obletěl svět.
Domácí robotika
Historie robotiky v Rusku, stejně jako v Evropě, má více než jedno století. Ruští vědci už nějakou dobu drží krok se svými evropskými protějšky v konstrukci různých automatů: v poslední třetině 18. století vznikl v Rusku počítací stroj zvaný Jacobsonův stroj a v roce 1790 Ivan Petrovič Kulibin vytvořil jeho slavné „vaječné“hodiny. Bylo do nich zabudováno několik lidských postav, které prováděly určité akce, hodiny také hrály hymnu a další melodie.
Byli to ruští vědci, kteří učinili několik významných objevů v historii robotiky. Semjon Nikolajevič Korsakov položil základy informatiky v roce 1832. Vyvinul několik strojů schopných provádět inteligentní výpočty pomocí děrných štítků k jejich programování.
Boris Semenovich Jacobi v roce 1838 vynalezl a otestoval první elektromotor, jehož základní konstrukce je dodnes relevantní. Jacobi,když ji nainstaloval na loď, vydal se s její pomocí na procházku podél Něvy.
Akademik P. L. ChebyshevV roce 1878 představil první prototyp chodícího vozidla - chodícího vozu.
M. A. Bonch-Bruevich vynalezl v roce 1918 spoušť, díky které bylo možné vytvořit první počítače, a V. K. Zworykin o něco později předvádí elektronickou elektronku, která dala vzniknout televizi.
První počítač se objevuje v SSSR v roce 1948 a již v roce 1950 byl uveden na trh MESM (malý elektronický počítací stroj), v té době nejrychlejší v Evropě.
Oficiálně lze historii robotiky v Rusku počítat od roku 1971. Poté byla na Baumanově vyšší technické škole v Moskvě vytvořena katedra speciální robotiky a mechatroniky, kterou vedl akademik E. P. Popov. Stal se zakladatelem národní školy inženýrské robotiky.
Domácí věda adekvátně konkurovala zahraniční. Ještě v roce 1974 se sovětský počítač stal mistrem světa v šachovém turnaji mezi stroji. A superpočítač Elbrus-3, vytvořený v roce 1994, byl dvakrát rychlejší než nejvýkonnější americký počítač té doby. Do sériové výroby se však nedostal, možná kvůli složité situaci v zemi v té době.
Ruští automatickí kosmonauti
Oficiálně se počátek robotiky v Rusku datuje do roku 1971. Tehdy byla v SSSR oficiálně uznána jako věda. I když v té době už útočné pušky ruské výroby brázdily vesmírnou silou a hlavně.
V roce 1957 první na světěumělá družice Země. V roce 1966 vysílala stanice Luna-9 na Zemi rádiový signál z povrchu Měsíce a přístroj Venera-3, který úspěšně dosáhl planety, tam nainstaloval prapor SSSR.
Za pouhé čtyři roky byly spuštěny další dvě lunární stanice a obě úspěšně dokončily svou misi. Lunochod-1, dodaný Lunou-17, fungoval třikrát déle, než bylo plánováno, a poskytl sovětským vědcům mnoho cenných informací.
V roce 1973 jiná stanice stejné série dopravila na Měsíc další lunární rover, který si se svým úkolem také dokonale poradil.
Robotika v naší době
Moderní roboti pronikli do mnoha oblastí lidského života. Jejich rozmanitost je úžasná: jsou zde jen dětské hračky a celé automatizované továrny, chirurgické komplexy, umělá domácí zvířata, vojenská a civilní bezpilotní vozidla. Jejich neustálý vývoj a zdokonalování provádí mnoho organizací po celém světě. V Rusku zaujímá přední místo ve vědecké robotice Ústřední výzkumný ústav robotiky a technické kybernetiky (Ústřední výzkumný ústav robotiky a technické kybernetiky) v Petrohradě, založený v roce 1961 jako konstrukční kancelář na Polytechnickém institutu. V tomto největším centru byly vyvinuty elektronické systémy pro kosmickou loď Buran, stanice řady Luna a mezinárodní vesmírnou stanici.
Specialita "Mechatronika a robotika" a podobné jsou přítomny v mnoha technickýchuniverzit na světě. Specialisté s takovým vzděláním jsou na trhu práce velmi žádaní, protože automatizace proniká stále hlouběji do mnoha oblastí lidské činnosti. Pro ty, kteří mají rádi toto téma ve svém volném čase, bylo vydáno mnoho knih o robotice, a to jak v Rusku, tak v jiných zemích.
Navzdory tomu, že současná technologie dosáhla nebývalých výšin a roboti jsou lidmi aktivně využíváni, jejich humanoidní zástupci – androidi – jsou stále „bez práce“. Zlepšují se, vyvíjejí se stále složitější modely, ale v praktickém použití stále beznadějně prohrávají se svými kolovými, pásovými a dokonce i stacionárními „kolegy“a zůstávají vesměs hračkami. Faktem je, že lidská chůze je velmi složitý proces, který není pro stroj tak snadné napodobit.
Kromě toho z praktického hlediska nejsou humanoidní roboti naléhavě potřeba. V průmyslu úspěšně fungují stacionární manipulátory kombinované do automatických výrobních linek. Tam, kde je vyžadován pohyb, ať už je to nakládání skladu, odminování bomb, prohlídka zničených budov, je jízda na kolech a pásech mnohem jednodušší a efektivnější než napodobování lidských nohou.
Přesto lidé práci na androidech neodmítají, po celém světě se pravidelně konají soutěže, kde zástupci různých škol robotiky prokazují své dovednosti v ovládání svých produktů. Turnaje jsou neustále organizovány přímo mezi stroji, například v šachunebo fotbal.
Klasifikace robotů
Existuje několik metod klasifikace. Podle charakteru vykonávané práce se stroje dělí na průmyslové, stavební, pro zemědělství, pro dopravu, domácnost, vojenské, bezpečnostní, lékařské a výzkumné.
Podle typu ovládání se dělí na operátorem řízené, poloautonomní a plně autonomní.
Auta prvního typu jsou prostě autíčka na dálkové ovládání (nejjednodušším příkladem je dětské rádiem řízené autíčko nebo helikoptéra). Poloautonomní mohou provádět některé operace samy, ale v klíčových bodech je stále vyžadován lidský zásah. Plně autonomní roboti provádějí celý rozsah operací nezávisle (například manipulátory automatických montážních linek).
Podle úrovně mobility se rozlišují následující třídy robotů: stacionární a mobilní. Stacionární - to jsou stejné manipulátory, které jsou všichni zvyklí vídat například v automobilkách. Mobilní se dále dělí na chodící, kolová nebo housenková.
Bubeníci moderní produkce
Odvětví, ve kterém hlavní část moderních automatických zařízení nachází praktické uplatnění, jsou různé průmyslové výroby.
Historie průmyslové robotiky začíná v roce 1725, kdy byla ve Francii vynalezena perforovaná páska používaná k programování tkalcovských stavů.
Počátek automatizace výroby se odehrál v 19. století, kdyFrancie zahájila sériovou výrobu automatických tkalcovských stavů na děrných štítcích.
V roce 1913 instaloval Henry Ford ve své továrně první montážní linku pro montáž automobilů. Montáž jednoho vozu trvala asi hodinu a půl. Tato linka samozřejmě ještě nebyla plně automatizovaná, jako je tomu nyní, ale byl to výstup na kvalitativně novou úroveň výroby.
Oficiálně se používání robotů ve výrobě začíná v roce 1961, kdy byl v závodě General Motors v New Jersey instalován první oficiálně vyrobený manipulátor. Tento stroj pracoval na hydraulických pohonech a byl naprogramován pomocí magnetického bubnu.
Boom průmyslové automatizace přišel v 70. letech 20. století. V roce 1970 vznikl v USA první manipulátor moderního typu pro použití v průmyslu: měl elektrické pohony se šesti stupni volnosti a byl řízen z počítače. Souběžně s tím probíhal vývoj ve Švýcarsku, Německu a Japonsku. V roce 1977 byl uveden na trh první japonský robot.
Počátkem 80. let začal General Motors automatizovat jeho výrobu a již v roce 1984 s tím začalo Rusko – AvtoVAZ získává licenci na nezávislou výrobu robotů od německé společnosti KUKA Robotics. Dlaň je však stále u Japonců – v polovině 90. let byly dvě třetiny celkového počtu robotů na světě soustředěny v Japonsku, nyní je to zhruba polovina.
Představte si dnes automobilový průmysl a jakýkoli jiný in-linevýroba bez mechanických pomocníků je téměř nemožná. První místo zaujímají svařovací automaty. Přesnost robotického laserového svařování jsou desetiny milimetru. Takové zařízení je schopné současně řezat kov na části.
Následují mechanismy, které provádějí operace nakládání a vykládání, vkládání polotovarů do strojů a skladování hotových výrobků.
Třetí místo z hlediska automatizace je kování a slévárenství. V současné době jsou téměř všechny takové dílny v Evropě robotizované, protože tamní pracovní podmínky jsou pro lidi velmi obtížné.
Další operace, pro které se nyní automatické stroje nejčastěji používají, jsou ohýbání trubek, vrtání otvorů, frézování a broušení ploch.
Kde mohou stroje nahradit lidi?
Odpověď na otázku, zda má člověk nebo robot dělat tu či onu práci, spočívá v rozdílech mezi lidmi a stroji. V současnosti i ty nejpokročilejší stroje fungují podle určitých algoritmů (byť někdy velmi složitých), které jsou přednastaveny v programu. Nemají svobodnou vůli, svobodu volby, touhy, pudy, nic, co by určovalo tvůrčí složku člověka.
Robot dokáže vykonávat velmi složitou a precizní práci, může tuto práci vykonávat v podmínkách, ve kterých by člověk nežil ani hodinu. Nebude však schopen napsat knihu nebo scénář k novému filmu, vytvořit obraz, pokud mu ho předtím nevložil do paměti někdo.
Proto profesekreativní, kde je důležitá originalita, nekonvenční myšlení samozřejmě lidem zůstává. Robot může být svářeč, nakladač, malíř, dokonce i astronaut, ale nemůže se stát (alespoň v současné fázi vývoje) spisovatelem, básníkem nebo umělcem.
Máme se bát robotů?
Hlavním strachem lidstva ve vztahu ke strojům je strach z toho, že když se stanou dokonalými, jednoho dne přestanou poslouchat a začnou žít svůj vlastní život a promění lidi v otroky. Tento strach šel ruku v ruce s rozvojem robotiky. Nachází své vyjádření jak v mytologii (například židovský mýtus o golemovi, který se bouří proti svému stvořiteli), tak v umění. Nejznámějšími filmy jsou "Matrix", "Terminátor", velké množství knih vyprávějících o povstání strojů. Hra Karla Čapka, která dala život slovu „robot“, také končí zotročením lidstva jeho bývalými služebníky.
V současné fázi vývoje vědy jsou však tyto obavy bezpředmětné. Roboti nemají vědomí podobné lidskému, takže nemohou mít vůbec žádné touhy, nemluvě o touze ovládnout svět.
Aby mohl člověk reprodukovat vědomí ve stroji, musí nejprve zjistit, co je jeho vlastní vědomí, jak a z čeho se tvoří. Odpověď na tuto otázku leží v hloubi lidského mozku, který ještě zdaleka není plně prozkoumán.
Aby se roboti „vzbouřili“, musí pochopit, co je to světovláda a proč ji potřebují.
A do této chvíle jakékoli,i ten nejsložitější a nejdokonalejší stroj se zásadně neliší od kuchyňského robotu nebo mlýnku na kávu. Otázka, kdo bude nakonec tím hlavním na Zemi – robot nebo člověk, proto zatím není naléhavá.
