Состояние и перспективы развития роботизации: в мире и России

Размещено на http://www.allbest.ru

СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ РОБОТИЗАЦИИ: В МИРЕ И РОССИИ

Бондарева Н.Н.

н.с. ИНП РАН

bonna2005@mail.ru

Ключевые слова: роботизация, робототехническая революция, гибридная среда, смешанные системы, технологический уклад, киборгизация, искусственный интеллект, лучший мировой опыт, методология, вызовы кибер-среды, рынок роботов.

Key words: robotization, robotics revolution, hybrid environment, mixed systems, technological shift, cyborgization, artificial intellect, best world experience, methodology, challenges of new cyber environment, robotics market.

робот роботизация технология

В последнее десятилетие в мире роботизация как тренд дает рождение новым областям информационных и роботизированных технологий. Среди них: смешанные системы - слияние искусственных и биологических умов через Интерфейс мозговой машины, технологии нано-имплантов, трансгуманные технологии, неврологическое оружие, роботизированные методы слежения взаимодействия между людьми, технологиями и требованиями задач, супер-сетка, HAARP как основная планетарная машина управления сознанием, передовые скалярные технологии, “Smart Dust”, супер квантовые компьютеры, квантовое облако, трансформация среды обитания людей в кибер-среду, машинный контроль над мыслью, несанкционированное изменение сознания и воли человечества, аватары (олицетворения), генная инженерия специальных нейронов, боты как массовый «электронный разум» и интерфейс к информационной системе, бизнесу, искусственный интеллект (ИИ), интеллектуальные системы, кибер-роботизация, гибридный интеллект и др.

Роботизация развивается на стыке прорывов в фундаментальных науках и многих мультидисциплинарных знаний - нейробиологии сознания, нейротехнологий, нейроинжениринга, интерфейсов мозговых машин, машин сознания и воли и др.

Предполагается, что через 10-15 лет наступит новейшая эра киборгизации и гибридизации как следующих этапов роботизации, когда роботы научатся учиться, сами принимать решения и реагировать на изменяющиеся условия среды, человек станет частью роботизированного, а в дальнейшем - гибридного мира. Следует сегодня понять критерии новой гибридной среды, последующей после текущей роботизированной среды, проблемы и вызовы, с которыми столкнутся правительства, бизнес и население мира.

Очевидно, что гибридный мир активно создается в Японии, США, Южной Корее, Германии и других странах - пионерах форсированного развития технологических укладов. Именно в них, благодаря синергии естественного технологического прогресса и целевых технологий опосредованного управления ускорением интеллектуальной деятельности, досрочно родился «шестой технологический уклад» (примерно в 2010 году), вопреки прогнозу о его появлении к 2035 году. Бизнес заинтересован в получении большей прибыли за счет минимизации затрат, обеспечиваемой роботизацией. Новые социальные обязательства, образовавшиеся от эффектов роботизации (технологическая безработица и др.), бизнес как налогоплательщик перекладывает на правительства. Те, в свою очередь, стремятся через социально ответственное частно-государственное партнерство выполнить их перед гражданами, заинтересованными в потреблении трансформирующихся потребностей новой роботизированной, смешанной, гибридной среды.

Пятый и шестой технологические уклады предъявили рынку новые критерии к товарам и услугам, способным удовлетворить трансформировавшиеся потребности человечества, что потребовало научных прорывов и массовой коммерциализации технологий. Так, среди критериев для роботов - заменителей человеческого труда: способность роботов быть самообучаемыми (иметь искусственный интеллект (ИИ), автономными, иметь превосходящие человека способности, эволюционировать, существовать в формате мега-сетей роботов и людей (гибридной среде). Новый роботизированный рынок будет бурно развиваться, прогноз объема рынка ИИ к 2018 году - 37 млрд. долл., «искусственный человек» будет создан к 2045 году. Согласно статистике (2015 World Robot Statistics, IFR) к 2018 году мировые продажи промышленных роботов будут расти ежегодно на 15 %, а количество ежегодных продаж вырастет до 400 тыс. роботов (1). Ежегодно рынок промышленных роботов растет на 8%. Доля ЕС в мировом рынке составляет 32%. Тем не менее, ЕС принял решение до 2020 года инвестировать 700 млн. евро в робототехнические исследования и инновации. Основной областью применения роботов в мире остается промышленность (1,6 млн. промышленных роботов, сервисных в 10 раз меньше). Прогнозируются продажи до 2018 года более 31 млн. роботов для домашнего и личного использования на 30 млрд. долл. США, рост числа сервисных роботов.

Под «роботизацией» К. Фрейем и М. Осборном - исследователями из Оксфордского Университета - понимается «автоматизация системы или задачи такого уровня, когда исчезает необходимость в труде человека, и он заменяется на его автоматизированную версию».

Роботы -- автоматы или интеллектуальные агенты, трансграничные сущности и автоматизированные версии человека, созданные по принципу живого организма для осуществления производственных и других операций по заранее заложенной программе, управляются через получение информации о внешнем мире от датчиков самостоятельно/ дистанционно.

Существующие классификации роботов трех поколений (1 - с программным управлением, 2 - с наличием чувствительных устройств, 3 - интегральные роботы) не отражают всего разнообразия их видов, типов, среды и метода применения, характера выполнения технологических операций, степени специализации, веса, назначения, степеней подвижности, систем координатных перемещений, возможно, в связи с засекреченностью идей и патентной охраной.

Так, сегодня различают: промышленных (например, робот-манипулятор), сельскохозяйственных (робот для стрижки овец), транспортных (робот-доставщик), строительных, бытовых (робот-поводырь), исследовательских (робот-лаборатория), военных (дроны, роботы-саперы, роботы-санитары) и других роботов. Известно, что существует около 30 видов роботов-манипуляторов, 300 видов беспилотников-дронов, десятки андроидов, тысячи бытовых, космических и медицинских роботов, многие их которых имеют двойное назначение и находятся пока вне классификационных категорий.

Новая среда жизнедеятельности человека определяет основные требования для новых роботов - их возможность и способность встраиваться в существующую технологическую линию и /или создавать собственную новую технологическую среду (линию) для встраивания линейки следующих роботов, критерии эффективности роботов для каждой отрасли. Также ведутся исследования по рационализации и многофункциональности роботов двойного назначения. В итоге роботизации достигается эффективность во многих отраслях одновременно, может появиться «синергетическая эффективность», «транзитная эффективность», когда роботы из одной отрасли практически реформируют другую отрасль.

Термин «промышленность 4.0» был употреблен на Ганноверской выставке в 2011?году в отношении комплексных киберфизических систем, в которых IT-системы на всех стадиях производственной цепочки объединены в одну сеть для взаимодействия друг с другом в режиме реального времени и самонастройки. Развитие этой промышленности трансформирует всю архитектуру мировой экономики и национальных экономик.

Такие «смарт» производства будут обладать целым набором отличительных признаков: иметь виртуальную копию, которая позволит проводить симуляции технологических процессов и отслеживать эффективность работы на любом производственном этапе; самостоятельно принимать решения.

Все прорывные исследования, нацеленные на «прыжок» на следующий технологический уровень, расширяют границы познания мира, разрешают глобальные проблемы, открывают новые возможности, но, вместе с тем, они несут определенные вызовы и угрозы правительствам, бизнесу, безопасности, здоровью, личной жизни и свободе сознания и воли человека, включая:

1. Новые цели и задачи войн между машинами (роботами) и людьми за право людей жить свободной духовной жизнью и размножаться.

2. Тотальную роботизацию процессов жизни человека, которая с учетом трансформирующихся потребностей потребует нового менеджмента взаимодействия между людьми и самими технологиями.

3. Бурный рост человеческого познавательного потенциала и потенциала саморазвития роботов (проект супер-компьютера “Mr. Computer”).

4. Создание суперинтеллектуальной системы - глобального мозга, которое произойдет после открытия новых видов энергии.

Эти и другие вызовы новой гибридной среды, т.е. среды слияния искусственных и биологических систем еще мало изучены, но уже определились их некоторые особенности. Например:

1. Получение прибыли в гибридной среде не связывается с традиционными формами бизнеса («Uber», «Facebook», «Alibaba», «Airbn»);

2. Товары и услуги роботов автоматически встраиваются в существующую технологическую линию и/или создают новую технологическую среду (линию) для встраивания линейки следующих роботов;

3. Роботы создают новые критерии эффективности и стандарты для каждой отрасли.

Наряду с этим, возрастают и требования к конкурентоспособности стран-лидеров в новой киберсреде, определяющие уровень государственной технологической безопасности в эпоху «шестого техноуклада», включая военную, социальную, политическую и экономическую стабильность, способность защитить страну в новых гибридных, бесконтактных кибервойнах.

Человек вынужденно познает возможности своего дальнейшего существования, выживания и прогресса в этой новой кибер-среде. Рыночный спрос на роботы изменяет динамику и структуру мировой экономики. Пользование роботами быстро нарастит критический объем знаний населения мира для «прыжка» в новый технологический уклад, а для неадаптированных к новой среде граждан будет ограничен доступ к распределению общественных благ.

Наиболее приоритетным направлением признается создание робота-андроида - полной копии человека, что пока не достижимо. Тем не менее, в этом направлении ведутся исследования, в мире сегодня реализуются 106 основных проектов по созданию андроидов (Табл.1).

Таблица 1

Основные проекты по созданию андроидов в мире.

Важной тенденцией современного развития робототехники является постоянное увеличение количества моделей применяемых роботов, расширение области их применения, расширение их функциональных способностей и рост выпуска роботов для практического использования на предприятиях различных отраслей промышленности.

Полагаем, что с течением времени произойдет трансформация человека, который будет вынужден мыслить и действовать как робот, чтобы потреблять услуги, оказываемые через роботов, постоянно взаимодействовать и конкурировать с роботами, причем, в основном, через основной драйвер глобальной экономики - Интернет. В будущем роботы, вероятно, будут масштабно и полноценно встроены в Интернет как интегральная часть искусственного интеллекта. Заметим, что термины для описания новой технологической реальности разнятся в разных странах, но это - одно явление: «Интернет Всего» (Internet of Everything), «Всепроникающие компьютерные системы», «Компьютинг» (Pervasive Computing или UbiComp), «Распределенный интеллект» (Ambient Intelligence). По прогнозам «EMC Digital Study», к 2020 г. к Интернету будет подключено до 30?млрд. девайсов, 75% из них будут мобильными.

Выявлены некоторые тенденции в развитии новой гибридной среды, связанные с роботизацией:

1. Революционный сдвиг в парадигме труда - переход от удешевления стоимости рабочей силы к производству без использования трудовых ресурсов («производство без человеческого труда» - потребность и приоритет будущего). В итоге глобальной роботизации прогнозируется и технологическая безработица, которая в середине XXI века может достигнуть 50% (2).

2. Неизбежная милитаризация (военное применение) искусственного интеллекта и трансформация концепции человеческих войн. Новые вызовы «третьей революции» в военной сфере (после изобретения пороха и ядерного оружия) с реальной угрозой самоуничтожения человечества (3).

3. Внедрение автономного оружия, в будущем - самообучающегося;

4. Роботы и искусственный интеллект (наряду с нанотехнологиями) с 2016 г. становятся основными драйверами инноваций;

5. Искусственный интеллект будет в состоянии реализовывать государственные функции по управлению критической инфраструктурой и системами общественного порядка;

6. Интеллектуальные системы смогут самообучаться;

7. Возрастут масштабы и области неполезного (вредоносного) применения роботов, сформируется глобальный рынок «вредоносных» роботов.

8. Развитие рынка самостоятельного производства роботов в «домашних условиях»;

9. Будет стираться грань между гражданским и военным применением роботов;

10. Возникнет движение анти-роботов в мире и движение против распространения автономного оружия как генератора катастроф и против роботизированных услуг как формы уничтожения личности;

11. Рост рынка кибербезопасности в управлении роботами через систему «Интернет вещей» и подобные коммуникационные сети для роботов. Новые вызовы для государственных агентств по защите киберпространства своих стран в любых физических средах;

12. Рост конкуренции в области самозащиты и «антихакерства» в роботах;

13. Коммерческое и военное использование информационного пространства в физическом, информационном и когнитивном измерениях. Решение проблем субординации пространств и уровней разума, морали и ответственности потребует десятилетий;

14. Создание «думающих систем», способных выполнять сложные задачи в динамичной среде в сотрудничестве с другими системами и человеком (4);

15. Создание «умных фабрик» - производственных, научно-исследовательских и иных кибер-организмов на базе мульти-ячеек,

16. Революционный рост рынка массово доступных КоБотов (Collaborative robot (CoBot) - роботов физического взаимодействия с людьми в совместной рабочей зоне, роботов-сотрудников (в отличие от других роботов, предназначенных для работы в автономном режиме или с ограниченным руководством, например, UR3, UR5, UR10);

17. Ряд стран станут робототехническими хабами для фирм-производителей роботов.

Проведено много исследований и издан ряд прогнозов на период до 2025 года об эффектах массовой роботизации, в том числе о влиянии роботизации на занятость населения мира. Рассмотрим несколько прогнозов.

1. Прогноз Оксфордского Университета 2013 года “Будущее занятости: насколько восприимчивы рабочие места к компьютеризации” (“The Future of Employment: How Susceptible Are Jobs to Computerization”. Авторы - К.Фрей и М.Осборн). Прогнозируется, что 47 % американских рабочих мест полной занятости грозит опасность быть замененными автоматизацией (5).

2. Прогноз компании «Forrester Research» «Будущее рабочих мест, 2025 г. Работа бок о бок с роботами» (“The Future of Jobs, 2025: Working Side-By-Side with Robots), согласно которому к 2025 году автоматизация только в США сократит 22,7 млн. рабочих мест или 16 % от общего количества (6). Снижение количества рабочих мест в сфере услуг из-за внедрения автоматизации, будет возмещено созданием новых рабочих мест по созданию и обслуживанию самих роботов. При этом чистые потери рабочих мест составят только 9,1 миллионов или 7 % работающих (7).

3. По прогнозам Всемирного экономического форума (ВЭФ) "The Future of Jobs” от 18 февраля 2016 года роботизация производственных процессов во многих отраслях приведет к чистой потере более 5 млн. рабочих мест в крупнейших развитых и развивающихся странах к концу 2020 года, при этом в мире появятся 2 млн. новых рабочих мест.

В общей сложности на 15 крупнейших по ВВП стран приходится примерно 1,9 млрд. рабочих мест (65% от общемирового показателя). По оценкам Международной организации труда (МОТ), в настоящее время 200 млн. человек - безработные, к 2020 году потребуются 300 млн. новых мест для ликвидации текущей безработицы и компенсирования прироста населения.

4. Прогнозируется (Robotic Nation , М.Брейн) замена рабочих мест на автоматизированные места и увольнение 66 тыс. пилотов - членов «Air Line Pilots Association». Такие магазины США как Walmart, Kmart, Target, Home Depot, Lowe's, BJ's, Sam's Club, Toys “R” Us, Sears, J.C. Penney's, Barnes and Noble, Borders, Best Buy, Circuit City, Office Max, Staples, Office Depot, Krueger's, Winn-Dixie, Pet Depot перейдут на самообслуживание до 2020 года и уволят 10 млн. сотрудников.

Темпы роботизации на уровне компаний стремительны. Так, в 2013 году компания «Амазон» приобрела 1 тыс. роботов для обработки заказов покупателей, а в 2014 году заявила о намерении купить еще 10 тыс. роботов.

Несомненно, что автоматизация заменяет человеческий труд, однако прогнозируется, что на каждые 10 автоматизированных рабочих мест будет создаваться одно новое рабочее место в сфере программирования, дизайна, обслуживания или обучения. Это потребует оценить глубину структурных изменений на рынке профессионального образования и подготовки кадров, вовремя инвестировать в новые нужные профессии.

Также прогнозируется, что к 2019 году в США около 25 % всех производственных задач будут поручены программируемым роботам, физическим роботам или роботам потребительской автоматизации и сферы самообслуживания. Будет развиваться новая отрасль - ремонт роботов, что повлияет и на другие сопредельные сферы - обучение, менеджмент, финансовую отчетность.

Каким образом мир готовится к управлению названными выше вызовами и проблемами?

Проведенное исследование позволяет предположить, что сегодня ни одна страна мира самостоятельно не способна возглавить роботизацию планеты. Тем не менее, такие страны как Япония, Южная Корея, Германия, США и ЕС (на которые приходится 70% мирового объема рынка роботов) могут определять направления роботизации мира. Ни Россия, ни Китай отдельно не смогут влиять на мировые тенденции развития робототехники, по крайней мере, в ближайшие 20-30 лет. Они могут только встроиться в сложившееся разделение труда на мировом рынке роботов. Полагаем, что санкции США и ЕС против РФ призваны, в том числе, затормозить скорость технологического развития России и воспрепятствовать занятию ею своей ниши на глобальном рынке роботов.

По нашему мнению, требуются масштабные исследования лучшего опыта по массовой роботизации в целях преодоления отставания робототехнической отрасли РФ. Важно изучить опыт европейского проекта «RoboEarth», призванного стандартизировать продвижение роботов в обыденную жизнь граждан ЕС, в рамках которого создается единая облачная база данных для роботов «Rapyuta» в формате «платформы как услуги» («Platform as a Service -- PaaS») - формата автоматизации нового уровня.

Не менее уникален опыт Китая. В 2015 году в Китае запущена самая большая в мире интеллектуальная платформа IngDan.com (он-лайн и офф-лайн) с сервисами O2O с целью реализации 10 тыс. инновационных проектов по роботизации с помощью 10 млн. фанатов. Эта платформа служит форумом для китайской кибер-промышленности. В ближайшие десять лет китайские компании, вероятно, увеличат инвестиции в НИОКР в 25 раз - с 1,2 млрд. долл. США до 30 млрд. долл. США.

На основе анализа целевого подхода к роботизации в Японии - лидера роботизированного и гибридного мира - на государственном уровне, нами выявлены некоторые прогрессивные методологические подходы, часть которых целесообразно применить в РФ:

1. На основе комплексного стратегического подхода разработан «Стратегический план развития роботов в Японии», согласно которому приоритетными направлениями являются:

- превращение нероботизированных устройств в роботов с помощью новейших сенсорных технологий и технологий искусственного интеллекта (это касается автомобилей, бытовой техники, мобильных телефонов и др.);

- использование роботов на производстве и в разных сферах повседневной жизни.

2. Государственно-частное партнерство стало источником инвестиций в отрасль;

3. Согласование действий между пользователями и производителями определило четкие критерии (характеристики) рынка роботизированных товаров и услуг;

4. Базы данных - сбор и обмен информацией, обмен разработками и популяризация (копирование, масштабирование) лучших проектов стали основой инновационных киберплатформ для массового привлечения профессионалов и любителей к развитию киберотрасли (мобилизация глобальных человеческих ресурсов для создания будущих производств и услуг без человеческого труда);

5. Планирование и реализация международных совместных научно-исследовательских проектов с учетом глобальных событий (например, совместная разработка Японией и США роботов для устранения последствий стихийных бедствий);

6. Составление и введение в действие международных стандартов.

В итоге реализации названного плана в Японии будет создано общество, в котором растущая революционными темпами производительность труда мультифункциональных неутомимых роботов будет создавать добавленную стоимость во всех сферах экономики - от наукоемких производств до обычного сервиса. Большая часть роботов станет многоцелевыми устройствами имеющими высокую экономическую эффективность, а массовость внедрения роботов обеспечит синергетический эффект от экономики масштабов.

Программа стратегического развития Японии выделяет 5 областей, в которых должны быть сосредоточены усилия исследователей (Рис.1):

Размещено на http://www.allbest.ru

Рисунок 1. Приоритетные области исследований в Японии в сфере роботизации.

Критериями эффективности реализации Программы «Революции роботов» в Японии станут ключевые количественные плановые показатели 2020 года:

1. Рост числа промышленных роботов в 2 раза и стоимости рынка до 120 млрд. иен;

2. Рост производительности труда в обрабатывающей промышленности на 2% в год,

3. Увеличение скорости роботизации процессов сборки до 25% для крупных компаний и до 10% для малого и среднего бизнеса по отношению к показателям 2015 г.;

4. 20-кратное увеличение рынка сервисных роботов в непроизводственной сфере - до 1,2 трлн. иен;

5. Рост производительности труда в сфере услуг в 3 раза (до 2%);

6. Рост на 30% использования роботов в логистике для сбора, осмотра и проверки;

7. Рост внутреннего рынка медицинских роботов до 50 млрд. иен;

8. Увеличение доли больных, за которыми ухаживают роботы, с 59,8% в 2015 году до 80%;

9. Рост доли роботов, используемых в процессах реабилитации с 65,1% до 80 %;

10. Увеличение темпов распространения автоматизированных технологий строительства, МЧС - до 30%;

11. Повышение эффективности осмотра и ремонта важной инфраструктуры и ветхого жилого фонда на 20% к 2020 г. с использованием датчиков, роботов и технологий неразрушающего тестирования;

12. Введение в эксплуатацию в полевых условиях самоходных тракторов;

13. Внедрение более 20 моделей новых роботов для энергосбережения и повышения производительности труда в сельскохозяйственной, лесной и рыболовной сфере.

Сотрудничество промышленности, науки и правительства для развития технологий Японии - ключ к достижению вышеназванных целей. Министерство экономики, торговли и промышленности Японии проводит активную агитацию нации по внедрению роботов в жизнь, премьер-министр Сидзо Абэ призвал к робототехнической революции, поскольку Японии необходимо решить демографические проблемы: низкий уровень рождаемости и быстрое старение населения (8, 9).

В РФ активно развивается роботизации армии, медицины, автомобилестроения, авиации и др. Тем не менее, доля РФ на мировом робототехническом рынке пока мала. Возможно лидерство РФ в создании новых видов энергии для роботов.

Учитывая опыт Японии, США, ЕС, Китая и других стран, в РФ важно создать базу данных нероботизированных устройств и определить критерии и организации, способные превратить нероботизированные технологии в роботов с помощью новейших сенсорных технологий и технологий искусственного интеллекта. Этим организациям следует оказывать государственную финансовую поддержку, установив временные и качественные критерии оценки их работы.

В целом, коммерциализация роботизированных технологий должна стать приоритетом в РФ. Здесь можно использовать опыт и методические разработки NASA (США) в области расчета эффективности трансфера технологий, полученных с помощью государственных финансов. Полагаем важным использовать этот опыт и новую тенденцию глобального развития - прогрессивный переход к «университетскому капитализму» (“academic capitalism”) в РФ (10). Противоречия между образовательной миссией вузов и трансфером роботов можно скорректировать через оперативное внедрение курсов по роботизации во всех вузах РФ.

Полагаем, что на скорость развития роботизации влияют научно-технический потенциал страны, политические, социальные, культурные и иные факторы. Очевидно, что роботизация в будущем станет генератором многих новых трендов и научных направлений во всех областях знаний.

Список литературы и источников

1. www.ifr.com

2. http://forum.prognoz.org/viewtopic.php?id=199

3. www.cyberdefencereview.org

4. www.mil.org

5. www.oxford.org

6. www.beforeitsnews.com

7. www.rt.com

8. Отчет ЦЭМИ 2015 г. «Революционные технологии: перспективные направления развития робототехники» Программа Президиума РАН «Анализ и прогноз долгосрочных тенденций научного и технологического развития: Россия и мир».

9. www.robo-hunter.com

10. Henkel M. Academic identity and autonomy in a changing policy environment // Higher Education. 2005. - Vol.49, N 1. - P.155-176.

Размещено на Allbest.ru