Роботы будущего

До 1970-х годов автомобильные компании создавали более безопасные машины, делая их крупнее и тяжелее. Но потом появились подушки безопасности: легкое приспособление, которое сворачивается и невидимо присутствует в автомобиле, пока не наступит момент аварии. Аналогичная революция произошла в сфере бронезащиты человека, в мостостроении, в производстве контактных линз. А теперь ученые полагают, что нечто подобное происходит с роботами.

«Это не какая-то составная часть обычной технологии роботостроения, — говорит преподаватель биоробототехники Швейцарского федерального института технологий в Цюрихе Фумия Иида (Fumiya Iida), входящая в состав комиссии по мягкой робототехнике американского Института инженеров по электротехнике и электронике. — Здесь нужно совершенно иное мышление, другие материалы, другие источники энергии. Это определенно то направление, в котором нам надо двигаться в перспективе». Один из самых внушительных жестких роботов в мире на сегодня - это гуманоид Атлас компании Boston Dynamics весом 136 килограммов. Если Атласу нужно подобрать мяч, он должен сначала обнаружить и рассчитать точное расстояние до этого мяча, а потом вычислить, куда именно поместить руку и какое приложить усилие.

Роботы типа Атласа «очень много думают», говорит доктор наук Барри Триммер (Barry Trimmer), преподающий в Университете Тафтса и редактирующий новый журнал Soft Robotics, который начал выходить в прошлом месяце. «Они очень долго колеблются, рассчитывая, куда поставить ногу и так далее. А животные поступают иначе. Нам надо отказаться от идеи о том, что необходимо контролировать все переменные величины».

В отличие от Атласа, сделанному в Гарварде захватному устройству в форме морской звезды достаточно дать команду, чтобы оно надулось. Набрав воздух, оно приспосабливается к форме предмета, а его «пальцы» набирают давление, чтобы ухватить этот предмет и поднять его. Это как человек, берущий стакан с водой. Мы не высчитываем точный размер и форму стакана; просто наша рука приспосабливается к предмету. Баблз тоже не рассчитывает полную длину своего телодвижения. «Он не знает, где в тот или иной момент находится его хвост», — говорит Маркезе.

По словам учредителя Otherlab Сола Гриффита (Saul Griffith), финансы и усилия, направляемые на мягкое роботостроение ничтожны по сравнению с тем, что вкладывается в жестких роботов. Его компания недавно вышла из состава стартапа по созданию мягкой робототехники Pneubotics.

«Мы находимся на исключительно раннем этапе мягкого роботостроения как отрасли, — написал он в электронном сообщении. — Здесь больше шумихи, чем реального содержания ... На сегодня существуют, может быть, три или четыре интересных образца с уникальными функциями и возможностями. При этом гибкость, небольшие затраты и возможность совмещения с человеческим масштабом делают мягких роботов очень привлекательными».

Но есть и проблемы технического характера. Инженеры, создающие мягких роботов, экспериментируют не только с механизмами подачи сжатого воздуха и жидкости под давлением. Они работают над не проводящими ток упругими полимерами, эластичными материалами, которые расширяются и сокращаются, реагируя на напряжение, ставят опыты на сплавах с памятью формы, на металлических сплавах, которые можно запрограммировать на изменение формы при определенной температуре, а также на пружинах, реагирующих на свет. Эта работа пока находится в зачаточном состоянии, как и системы управления роботами (для многих мягких роботов в Гарварде вся система управления это просто шприц с воздухом, прикрепленный к трубке).

Но эта область настолько нова, что здесь нельзя исключать никакие возможности. Технологии мягкого роботостроения теоретически можно использовать для создания пары надеваемых человеческих крыльев. Есть и более практическая сфера применения: мягкие роботы легко смогут упаковывать яйца и собирать фрукты, в то время как традиционный робот жесткой конструкции скорее всего разобьет яйца, а из яблок непреднамеренно сделает сок. Массу похожих на червей мягких роботов в форме сетки можно будет наполнять водой и сбрасывать в районе кораблекрушения, где они будут подплывать к выжившим и спасать их. Больные люди смогут надевать мягкий роботизированный рукав, чтобы устранять дрожь в руках, а пожилые люди — чтобы компенсировать старческую мышечную слабость. Мягких роботов можно использовать в космических исследованиях, где исключительно важен фактор веса. Они могут служить в качестве протезов, создавая исключительное чувство комфорта и естественности. Дома они будут помогать по хозяйству, не наступая при этом на собак и кошек. Кроме того, можно будет создавать хирургических роботов, которые не ошибутся и не повредят внутренние органы пациента.

Триммер даже думает о том времени, когда можно будет создавать мягких роботов с лабораторной мышечной тканью, которую будет питать запас жира. Он считает, что робототехника сегодня стоит на пороге смены системы понятий. «Если эта работа окажется успешной, отдельная область мягкой робототехники исчезнет, — говорит он. — Робототехника в целом будет объединять все технологии и все процессы. И преимущественно мы будем строить мягких роботов».

Адриан Джеффрис (Adrianne Jeffries), "The Verge"