Verschillende automatische apparaten nemen zo'n sterke plaats in in het menselijk leven dat het bijna onmogelijk is om een moderne beschaving zonder hen voor te stellen. De geschiedenis van robotica is echter erg lang, mensen hebben bijna hun hele geschiedenis geleerd hoe ze verschillende machines kunnen maken. Natuurlijk kunnen oude machines niet worden vergeleken met moderne, ze waren eerder hun gelijkenissen. Ze tonen echter aan dat de ideeën over het maken van machines, in het bijzonder de kunstmatige imitatie van de mens, terug te voeren zijn op de oudste lagen van de menselijke geschiedenis.
Het uiterlijk van het woord "robot"
Dit woord is bedacht door de beroemde Tsjechische schrijver Karel Capek. Hij gebruikte de term voor het eerst in de titel van zijn toneelstuk Rossum's Universal Robots uit 1920. Hij kan echter niet worden beschouwd als de auteur van het woord "robot", het komt alleen van het Tsjechische robota, wat alleen "werk" betekent. Volgens de schrijver zelf bood zijn broer Joseph het woord, terwijl Capek zelf niet kon beslissen hoe hij zijn personages zou noemen.
De plot van Čapeks toneelstuk voor velenzal bekend voorkomen: eerst exploiteren mensen hun mechanische bedienden in verschillende harde banen, dan komen ze in opstand en maken op hun beurt mensen tot slaaf.
In de moderne zin is een 'robot' een mechanisch apparaat dat zelfstandig volgens een bepaald programma werkt, zonder menselijke hulp.
Het concept van robotica en zijn wetten
In 1941 werden de beroemde wetten van de robotica van Isaac Asimov geformuleerd in het verhaal "The Liar", die zijn ontworpen om het gedrag van deze machines te reguleren.
- Een robot kan geen schade toebrengen aan een persoon of, door niets te doen, toestaan dat deze schade wordt toegebracht.
- Een robot moet een mens gehoorzamen, zolang het niet in strijd is met de eerste wet.
- Een robot kan zichzelf verdedigen zolang hij de eerste twee wetten niet tegenspreekt.
Vervolgens creëerden Asimov en andere auteurs, uitgaande van deze wetten, een enorme laag werken gewijd aan de relatie tussen mensen en machines.
Azimov introduceerde het concept van "robotica". Het woord, ooit gebruikt in een fantasieverhaal, is nu de naam van een serieuze wetenschappelijke tak, die zich bezighoudt met de ontwikkeling en constructie van verschillende mechanismen, procesautomatisering, enz.
Machines van de antieke wereld
De geschiedenis van robotica is geworteld in de oudheid. Een soort van robots werd meer dan vierduizend jaar geleden uitgevonden in het oude Egypte, toen de priesters zich verstopten in de beelden van de goden en van daaruit met mensen spraken. Tegelijkertijd bewogen de handen van de beelden enhoofden.
Als je je fantasie de vrije loop laat, kun je verwijzingen naar robots vinden, bijvoorbeeld in de mythen van het oude Griekenland. Zelfs Homerus noemt de mechanische bedienden die de oude Griekse god Hephaestus voor zichzelf creëerde, de reus Talos, door hem gemaakt van brons om Kreta tegen de vijand te beschermen. Plato vertelt over de wetenschapper Archytas van Tarentum, die een kunstmatige duif maakte die kon vliegen.
Archimedes zou in de 3e eeuw voor Christus een apparaat hebben gemaakt dat erg doet denken aan een modern planetarium: een transparante bal aangedreven door water, die de beweging weergaf van alle hemellichamen die op dat moment bekend waren.
In de middeleeuwen begonnen mensen al echte machines te maken die veel interessante dingen konden doen. Pogingen om de eerste mensachtige machines te maken behoren ook tot de middeleeuwen.
Albert de Grote, een beroemde alchemist uit de 13e eeuw, creëerde een androïde die fungeerde als poortwachter en de deur opende om te kloppen en te buigen voor gasten (een androïde is een robot die een persoon kopieert in uiterlijk en gedrag). Hij ontwierp ook een mechanisme dat in staat is om met een menselijke stem te spreken, het zogenaamde pratende hoofd.
Wie was de eerste die een robot maakte?
Het project van de eerste robot, waarover betrouwbare informatie bewaard is gebleven, is gemaakt door Leonardo da Vinci. Het was een androïde die eruitzag als een ridder in harnas. Volgens de tekeningen van Leonardo kon hij zijn armen en hoofd bewegen. De vraag blijft waarom de beroemde uitvinder zijn ridder niet de mogelijkheid heeft gegeven om zijn benen te bewegen, d.w.z. lopen. Misschien beschouwde hij dit als een technisch moeilijk probleem (wat…klopt helemaal). Of men nam aan dat de ridder op een paard zou moeten rijden en dat de mobiliteit van de benen voor hem niet nodig is.
Het is niet zeker of da Vinci zijn "terminator" kon bouwen, maar hij ontwierp een leeuwenrobot die, toen de koning verscheen, zijn borst scheurde met zijn klauwen, met het wapen van Frankrijk erin verborgen.
Bovendien had Leonardo ook ideeën over de interactie van mechanismen met menselijke organen, d.w.z. al aan het begin van de 15e-16e eeuw anticipeerde hij op de moderne ontwikkeling van prothesen die direct door het menselijk zenuwstelsel worden bestuurd.
Mechanische muzikanten en lopende motoren
In de 16e eeuw werden in Europa veel apparaten gemaakt, voornamelijk met behulp van opwindmechanismen (horloge). Zo werden in Duitsland een kunstmatige vlieg en een adelaar gemaakt die kon vliegen, en in Italië een vrouwelijke robot die de luit bespeelde.
In de 17e eeuw ontwikkelden en verbeterden Europeanen de eerste mechanische "rekenmachines". In het begin kunnen ze alleen optellen en aftrekken, maar tegen het einde van de eeuw zijn ze al in staat om te delen en te vermenigvuldigen.
Dit moment kan worden beschouwd als een keerpunt in de geschiedenis van robotica, aangezien twee takken van kennis zich parallel beginnen te ontwikkelen, die in de toekomst zullen worden gebruikt om moderne robots te creëren:
- ontwikkeling van machines die een persoon en zijn acties imiteren en vervangen;
- creatie van apparaten die zijn ontworpen om informatie op te slaan en te verwerken.
Parallel, mechanischhumanoïde apparaten die in staat zijn om muziekinstrumenten te bespelen, te schrijven en te tekenen.
Het begin van de 19e eeuw werd gekenmerkt door het begin van de "vriendschap" van mensen met elektriciteit. Het begint zich snel te verspreiden en dringt door in vele gebieden van menselijke activiteit. Tegelijkertijd werden verschillende mechanische computers en analytische machines verbeterd, de telefoon en telegraaf uitgevonden.
Er zijn verhalen bekend over verschillende mensachtige machines die in de 19e eeuw in de VS zouden zijn uitgevonden en gebruikt:
- in 1865 creëerde de ontwerper Johnny Brainard de zogenaamde stoomman, die aan een wagen werd vastgemaakt in plaats van aan een paard. Het was in feite een locomotief die eruitzag als een persoon (alleen veel groter). Het moest constant worden "verdronken", en het werd bestuurd, als een paard, door teugels. Er werd beweerd dat hij kon "lopen" met snelheden tot 50 km/u.
- Na een tijdje test Frank Reid al een "elektrische man", maar er is weinig bekend over deze uitvinding.
- In 1893 introduceerde Archie Campion een model van een kunstmatige stoomaangedreven soldaat, de Boilerplate genaamd, die naar verluidt herhaaldelijk in de praktijk, d.w.z. in veldslagen, werd gebruikt.
Al deze informatie is interessant, maar roept enige twijfel op, omdat, ondanks de schijnbaar uitstekende eigenschappen, deze producten nooit in massaproductie zijn gegaan, in tegenstelling tot stoomlocomotieven, stoomschepen enzovoort. Hoogstwaarschijnlijk bestonden ze alleen in de vorm van prototypes en hebben ze nooit hun toepassing gevonden,in feite speelgoed voor volwassenen zijn.
De 20e eeuw is de bloeitijd van de robotica
In de 20e eeuw gaat de geschiedenis van robotica haar laatste fase in, wat leidde tot de creatie van de robots die de mensheid nu kent.
Er worden doorbraken gemaakt op het gebied van elektronica, er verschijnen diodes en triodes. De eerste buizencomputers worden eerst in theorie ontwikkeld en vervolgens geïmplementeerd.
Tegelijkertijd wordt de eerste elektronische mensachtige robot gemaakt, bestuurd op afstand, in staat om te bewegen en te praten. Dan komt er een elektronische hond die reageert op licht en kan blaffen.
Tegen het einde van het eerste derde deel van de 20e eeuw leren radiografisch bestuurbare androïden praten aan de telefoon, lopen, zelfs optreden als docent op een tentoonstelling, sigaretten roken, enzovoort. Op dat moment dachten velen al dat er niet veel meer over was - en robots zouden mensen vervangen. Later wordt echter duidelijk dat het niet mogelijk zal zijn om de androïden van die tijd voor welk soort werk dan ook te gebruiken vanwege de onvoldoende ontwikkeling van technologieën in die tijd.
Maar deze bevindingen houden de uitvinders niet tegen - androïden bleven verschijnen en worden nog steeds ontwikkeld.
In de jaren 1940-1950 gaat de verbetering van elektronica, computers en computerprogrammering door, het concept van "kunstmatige intelligentie" verschijnt, waarna er een aanzienlijke sprong is in de ontwikkeling van robotica, robots beginnen "slim te worden" " snel.
Eindelijk, vanaf het begin van de jaren 60, begint de droom van de mensheid uit te komen - machines beginnen mensen te vervangen door zware, gevaarlijke enoninteressante banen. De eerste robotmanipulatoren van het moderne type verschijnen. Eerst voeren ze alleen de meest onhandige handelingen uit voor een mens, dan worden er automatische assemblagelijnen gecreëerd.
Na verloop van tijd begint de rage van mensen met robots. Veel kringen en scholen van robotica worden geopend voor kinderen, er worden verschillende educatief speelgoed en constructeurs geproduceerd. De entertainmentindustrie staat ook niet opzij - in 1986 werd het eerste deel van de film "Terminator" uitgebracht, die een plons over de hele wereld maakte.
Binnenlandse robotica
De geschiedenis van robotica in Rusland, maar ook in Europa, heeft meer dan een eeuw. Russische wetenschappers houden al geruime tijd gelijke tred met hun Europese tegenhangers bij het ontwerpen van verschillende automaten: in het laatste derde deel van de 18e eeuw werd in Rusland een computermachine genaamd de Jacobson-machine gemaakt en in 1790 creëerde Ivan Petrovich Kulibin zijn beroemde "eier" klok. Er waren verschillende menselijke figuren in ingebouwd, die bepaalde acties uitvoerden, de klok speelde ook een hymne en andere melodieën.
Het waren Russische wetenschappers die verschillende belangrijke ontdekkingen deden in de geschiedenis van robotica. Semyon Nikolajevitsj Korsakov legde in 1832 de basis voor de informatica. Hij ontwikkelde verschillende machines die intelligente berekeningen konden uitvoeren door ponskaarten te gebruiken om ze te programmeren.
Boris Semenovich Jacobi vond en testte in 1838 de eerste elektromotor, waarvan het fundamentele ontwerp tot op de dag van vandaag relevant is. Jacobi,nadat hij het op een boot had geïnstalleerd, maakte hij met zijn hulp een wandeling langs de Neva.
Academicus P. L. ChebyshevIn 1878 presenteerde hij het eerste prototype van een wandelend voertuig - een wandelende auto.
M. A. Bonch-Bruevich vond de trigger uit in 1918, waardoor de creatie van de eerste computers mogelijk werd, en V. K. Zworykin demonstreert even later een elektronische buis die aanleiding gaf tot televisie.
De eerste computer verschijnt in 1948 in de USSR en al in 1950 werd de MESM (kleine elektronische rekenmachine) uitgebracht, destijds de snelste in Europa.
Officieel kan de geschiedenis van robotica in Rusland worden geteld vanaf 1971. Vervolgens werd de afdeling speciale robotica en mechatronica opgericht aan de Bauman Moscow Higher Technical School, geleid door academicus E. P. Popov. Hij werd de oprichter van de nationale school voor technische robotica.
Huishoudelijke wetenschap concurreerde voldoende met buitenlandse. In 1974 werd een Sovjet-computer de wereldkampioen in een schaaktoernooi tussen machines. En de Elbrus-3-supercomputer, gemaakt in 1994, was twee keer zo snel als de krachtigste Amerikaanse computer van die tijd. Het werd echter niet in massaproductie gebracht, misschien vanwege de moeilijke situatie in het land op dat moment.
Russische automatische kosmonauten
Officieel gaat het begin van robotica in Rusland terug tot 1971. Het was toen dat het officieel werd erkend als een wetenschap in de USSR. Hoewel tegen die tijd de Russische geweren al met kracht en macht de uitgestrekte ruimte omploegden.
In 1957, 's werelds eerstekunstmatige aarde satelliet. In 1966 zond het Luna-9-station een radiosignaal naar de aarde vanaf het oppervlak van de maan, en het Venera-3-apparaat, dat de planeet met succes had bereikt, installeerde daar een wimpel van de USSR.
In slechts vier jaar tijd werden nog twee maanstations gelanceerd en beide hebben hun missie met succes voltooid. Lunokhod-1, geleverd door Luna-17, werkte drie keer langer dan gepland en gaf Sovjetwetenschappers veel waardevolle informatie.
In 1973 bracht een ander station van dezelfde serie nog een maanrover naar de maan, die ook perfect met zijn taak omging.
Robotica in onze tijd
Moderne robots zijn doorgedrongen tot veel gebieden van het menselijk leven. Hun diversiteit is verbazingwekkend: hier zijn alleen kinderspeelgoed en volledige geautomatiseerde fabrieken, chirurgische complexen, kunstmatige huisdieren, militaire en civiele onbemande voertuigen. Hun constante ontwikkeling en verbetering wordt uitgevoerd door vele organisaties in de wereld. In Rusland wordt de leidende positie in wetenschappelijke robotica ingenomen door het Central Research Institute of Robotics and Technical Cybernetics (Central Research Institute of Robotics and Technical Cybernetics) in St. Petersburg, opgericht in 1961 als ontwerpbureau aan het Polytechnic Institute. In dit grootste centrum werden elektronische systemen ontwikkeld voor het Buran-ruimtevaartuig, stations van de Luna-serie en het internationale ruimtestation.
De specialiteit "Mechatronica en Robotica" en soortgelijke zijn aanwezig in veel technischeuniversiteiten ter wereld. Er is veel vraag naar specialisten met een dergelijke opleiding op de arbeidsmarkt, omdat automatisering steeds dieper doordringt in veel gebieden van menselijke activiteit. Voor degenen die in hun vrije tijd van het onderwerp houden, zijn er veel boeken over robotica gepubliceerd, zowel in Rusland als in andere landen.
Ondanks het feit dat de huidige technologie ongekende hoogten heeft bereikt en robots actief door mensen worden gebruikt, zijn hun humanoïde vertegenwoordigers - androïden - nog steeds "werkloos". Ze worden verbeterd, er worden steeds complexere modellen ontwikkeld, maar in de praktische toepassing verliezen ze nog steeds hopeloos van hun op wielen, rupsbanden en zelfs stationaire "collega's" en blijven ze grotendeels speelgoed. Het feit is dat het lopen van een mens een zeer complex proces is, dat voor een machine niet zo gemakkelijk te imiteren is.
Bovendien is er vanuit praktisch oogpunt geen dringende behoefte aan humanoïde robots. In de industrie werken stationaire manipulatoren gecombineerd in automatische productielijnen met succes. Waar beweging vereist is, of het nu gaat om het laden van een magazijn, het ontmijnen van bommen, het inspecteren van verwoeste gebouwen, is een rit op wielen en rupsbanden veel gemakkelijker en effectiever dan het imiteren van menselijke benen.
Desalniettemin weigeren mensen niet om aan androïden te werken, er worden regelmatig wedstrijden gehouden over de hele wereld, waar vertegenwoordigers van verschillende robotscholen hun vaardigheden demonstreren in het besturen van hun producten. Toernooien worden constant rechtstreeks tussen machines georganiseerd, bijvoorbeeld bij schakenof voetbal.
Classificatie van robots
Er zijn verschillende classificatiemethoden. Door de aard van het uitgevoerde werk zijn de machines onderverdeeld in industrieel, bouw, landbouw, transport, huishouden, leger, veiligheid, medisch en onderzoek.
Afhankelijk van het type besturing zijn ze onderverdeeld in door de operator bestuurd, semi-autonoom en volledig autonoom.
Auto's van het eerste type zijn eenvoudig op afstand bestuurbare auto's (het eenvoudigste voorbeeld is een radiografisch bestuurbare kinderauto of helikopter). Semi-autonoom kan een deel van de operaties zelf uitvoeren, maar op belangrijke punten is nog steeds menselijke tussenkomst vereist. Volledig autonome robots voeren het hele scala van bewerkingen onafhankelijk uit (bijvoorbeeld manipulatoren van automatische assemblagelijnen).
Afhankelijk van het mobiliteitsniveau worden de volgende klassen robots onderscheiden: stationair en mobiel. Stationair - dit zijn dezelfde manipulatoren die iedereen gewend is, bijvoorbeeld in autofabrieken. Mobiel zijn verder onderverdeeld in lopend, op wielen of rups.
Drummers van moderne productie
Verschillende industriële producties zijn de industrie waarin het grootste deel van moderne automatische apparaten praktische toepassing vindt.
De geschiedenis van industriële robotica begint in 1725, toen geperforeerde tape werd uitgevonden in Frankrijk, gebruikt om weefgetouwen te programmeren.
Het begin van productieautomatisering vond plaats in de 19e eeuw, toenFrankrijk is begonnen met de massaproductie van automatische weefgetouwen op ponskaarten.
In 1913 installeerde Henry Ford de eerste assemblagelijn voor automontage in zijn fabriek. De montage van één auto duurde ongeveer anderhalf uur. Natuurlijk was deze lijn nog niet volledig geautomatiseerd, zoals nu, maar het was een exit naar een kwalitatief nieuw productieniveau.
Officieel begint het gebruik van robots in de productie in 1961, toen de eerste officieel vervaardigde manipulator werd geïnstalleerd in de fabriek van General Motors in New Jersey. Deze machine werkte op hydraulische aandrijvingen en werd geprogrammeerd via een magnetische trommel.
De hausse in industriële automatisering kwam in de jaren 70. In 1970 werd in de VS de eerste moderne typemanipulator gemaakt voor gebruik in de industrie: hij had elektrische aandrijvingen met zes vrijheidsgraden en werd bestuurd vanaf een computer. Tegelijkertijd vonden ontwikkelingen plaats in Zwitserland, Duitsland en Japan. In 1977 werd de eerste in Japan gemaakte robot uitgebracht.
In de vroege jaren 80 begon General Motors zijn productie te automatiseren, en al in 1984 begon Rusland het ook - AvtoVAZ verwerft een licentie voor onafhankelijke productie van robots van het Duitse bedrijf KUKA Robotics. De palm is echter nog steeds bij de Japanners - in het midden van de jaren 90 was tweederde van het totale aantal robots in de wereld geconcentreerd in Japan, nu is dat ongeveer de helft.
Stel je vandaag een auto voor, en elke andere in-lineproductie zonder mechanische assistenten is bijna onmogelijk. De eerste plaats wordt ingenomen door automatische lasmachines. De nauwkeurigheid van robotlaserlassen is tienden van millimeters. Zo'n apparaat is in staat om tegelijkertijd metaal in delen te snijden.
Gevolgd door mechanismen die laad- en loshandelingen uitvoeren, blanco's in machines invoeren en afgewerkte producten opslaan.
De derde plaats op het gebied van automatisering is smeden en gieten. Op dit moment zijn bijna al dergelijke werkplaatsen in Europa gerobotiseerd, omdat de arbeidsomstandigheden daar erg moeilijk zijn voor mensen.
Andere bewerkingen waarvoor automatische machines nu het meest worden gebruikt, zijn het buigen van buizen, het boren van gaten, frezen en vlakslijpen.
Waar kunnen machines mensen vervangen?
Het antwoord op de vraag of een mens of een robot dit of dat werk moet doen, ligt in de verschillen tussen mensen en machines. Op dit moment werken zelfs de meest geavanceerde machines volgens bepaalde algoritmen (zij het soms zeer complexe) die vooraf in het programma zijn ingesteld. Ze hebben geen vrije wil, keuzevrijheid, verlangens, impulsen, niets dat de creatieve component van een persoon bepa alt.
Een robot kan een werk van grote complexiteit en precisie doen, het kan dit werk doen in omstandigheden waarin een persoon nog geen uur zou leven. Maar hij zal geen boek of script voor een nieuwe film kunnen schrijven, geen schilderij kunnen maken, tenzij het eerder door een persoon in zijn geheugen is geplant.
Dus beroepencreatief, waar originaliteit belangrijk is, onconventioneel denken blijft natuurlijk bij mensen. Een robot kan een lasser, een lader, een schilder of zelfs een astronaut zijn, maar hij kan (tenminste in het huidige ontwikkelingsstadium) geen schrijver, dichter of kunstenaar worden.
Moeten we bang zijn voor robots?
De grootste angst van de mensheid met betrekking tot machines is de angst dat ze, als ze perfect zijn geworden, op een dag zullen stoppen met gehoorzamen en hun eigen leven gaan leiden, waardoor mensen in slaven veranderen. Deze angst ging hand in hand met de ontwikkeling van robotica. Het komt zowel tot uitdrukking in de mythologie (bijvoorbeeld de joodse mythe van de golem die in opstand komt tegen zijn schepper) als in de kunst. De bekendste films zijn "The Matrix", "Terminator", een groot aantal boeken die vertellen over de opstand van machines. Het toneelstuk van Karel Capek, dat het woord 'robot' levend heeft gegeven, eindigt ook met de slavernij van de mensheid door zijn voormalige dienaren.
In het huidige ontwikkelingsstadium van de wetenschap zijn deze angsten echter zinloos. Robots hebben geen bewustzijn vergelijkbaar met een mens, dus ze kunnen helemaal geen verlangens hebben, om nog maar te zwijgen van het verlangen om de wereld over te nemen.
Om bewustzijn in een machine te reproduceren, moet een persoon eerst uitzoeken wat zijn eigen bewustzijn is, hoe en waaruit het is gevormd. Het antwoord op deze vraag ligt in de diepten van het menselijk brein, dat nog lang niet volledig is onderzocht.
Om in opstand te komen, moeten robots begrijpen wat wereldheerschappij is en waarom ze het nodig hebben.
En tot nu toe, elke,zelfs de meest complexe en perfecte machine verschilt fundamenteel niet van een keukenmachine of koffiemolen. Daarom is de vraag wie uiteindelijk de belangrijkste op aarde zal zijn - een robot of een persoon, nog niet urgent.
