Биороботы. Проблемы и подходы

Процессы эволюции и самоорганизации человекоразмерных систем на этапе постнеклассического развития науки. Методология теоретической робототехники: истоки, тенденции, бифуркация ее развития, возможности управления. История разработок биологических роботов.

Биороботы. Проблемы и подходы

План

Введение

Биороботы. Проблемы и подходы

Человек-безделушка

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Современное состояние науки характеризуется как этап постнеклассического развития, предметом которого выступают процессы эволюции и самоорганизации человекоразмерных систем. В этом смысле теоретическая робототехника представляет особый интерес, так как изучаемые ею и конструируемые на ее основе объекты - роботы - подвержены необходимости преодолевать состояния бифуркации, они должны уметь самоорганизоваться - адаптироваться к окружающей среде, к изменению собственных параметров, к перемене выполняемых заданий. Рассматриваемые теоретической робототехникой процессы саморефлексии определяют то обстоятельство, что эта методология работает на самоосознание научного сообщества, и этим обусловлена особая степень человекоразмерности теоретической робототехники (по отношению к другим наукам). В этой связи уместно рассмотреть и самозанимающееся этой проблематикой научное сообщество как развивающуюся систему, для которой возможны революционные изменения парадигмы, представляемые как состояния бифуркации.

Человек и робот пребывают в сложных взаимоотношениях. Человек - это творец робота, но в какой-то мере и продукт его. В настоящее время указанные взаимоотношения подошли к очередной точке бифуркации - происходит поворот от промышленного или исследовательского робота, функционирующего в среде, исключающей возможность нахождения в ней человека, к антропоморфным самоуправляемым системам, способным функционировать в непосредственном взаимодействии с человеком. Здесь важно не упустить из вида, что "... взаимодействие человека со сложными открытыми системами протекает таким образом, что само человеческое действие не является чем-то внешним, а как бы включается в систему, видоизменяя каждый раз поле ее возможных состояний. Отсюда в стратегии деятельности оказывается важным определить пороги вмешательства в протекающие процессы и обеспечить за счет минимизированного воздействия именно такие направления развития системы, которые позволяют избежать катастрофических последствий и обеспечивают достижение человеческих целей"

В этой связи актуальными представляются две проблемы. С одной стороны, нужно философски осмыслить методологию теоретической робототехники как одной из самых новых и междисциплинарных наук, определить истоки, тенденции, бифуркации ее развития, возможности управления этим процессом.

Целью работы является рассмотрение сути биороботов, выявление проблем и подходов.

Биороботы. Проблемы и подходы

Идея искусственных созданий впервые упоминается в древнегреческом мифе о Кадме, который, убив дракона, разбросал его зубы по земле и запахал их, из зубов выросли солдаты, и в другом древнегреческом мифе о Пигмалионе, который вдохнул жизнь в созданную им статую - Галатею. Также в мифе про Гефеста рассказывается, как он создал себе различных слуг. Древнееврейский миф рассказывает о Големе, который был оживлён каббалистической магией.

Похожий миф излагается в скандинавском эпосе Младшая Эдда. Там рассказывается о глиняном гиганте Мисткалфе, созданный троллем Рунгнером для схватки с Тором, богом грома.

Первый чертёж человекоподобного робота был сделан Леонардо да Винчи около 1495 года. Записи Леонардо, найденные в 1950-х, содержали детальные чертежи механического рыцаря, способного сидеть, раздвигать руки, двигать головой и открывать забрало. Дизайн скорее всего основан на анатомических исследованиях, записанных в Витрувианском человеке. Неизвестно, пытался ли Леонардо построить робота.

Первого работающего робота - андроида, играющего на флейте, - создал в 1738 году французский механик и изобретатель Жак де Вокансон. Он также изготовил механических уток, которые, как говорят, умели клевать корм и испражняться.

С развитием технологии люди всё чаще видели в механических созданиях что-то больше, чем просто игрушки. Литература отразила страхи человечества, что люди могут быть заменены своими собственными творениями. Роман "Франкенштейн, или Современный Прометей" (1818) иногда называют первым научно-фантастическим произведением, олицетворяющим эту проблему. Позже Карел Чапек пишет знаменитую пьесу "R. U. R. ", в которой представлена идея сборочной линии, на которой роботы собирают самих себя, произведение имело экономический и философский подтексты. Приводятся также примеры негативных последствий, возникающих в случае, когда люди пренебрегая требованиям обязательности трех законов блокируют на этапе программирования робота один из законов (например 2-й). В этом случае робот может найти логически не противоречивое решение, позволяющее ему нарушить 1-й закон и стать опасным для человека.

Биоборот - у многих ассоциируется c сюжетом фантастического фильма. Вместе с тем, биороботизация, это наиболее емкий термин, определяющий одно из направлений которое может способствовать увеличению продолжительности жизни, по меньшей мере, в несколько раз, совсем не обязательно в “кино-терминаторском” варианте.

Сегодня уже соединяют в единое работающее целое нервную ткань и элементы электронных устройств. Это сделало возможным создание искусственных органов: зрения, слуха, и протезов конечностей нового поколения, приближающихся по своей функциональности к естественным. В перспективе гибридные схемы из комбинаций живых и неживых элементов позволят осуществить прорыв в медицине, заменяя поврежденные естественные биомеханизмы человека на искусственные имплантанты, управляемые нервной системой, либо даже частично подменяющие ее.

Британский ученый Кэвин Уорвик на рубеже веков удивил общественность своими опытами по сращиванию человеческих нервов с компьютерными микросхемами. Исследователь и вживил себе микрочип, настроенный на волну микросхемы электровыключателя. Теперь, чтобы осветить помещение, ему не нужно нажимать на кнопку или браться за дистанционный пульт. То же, с переключением программ телевизора.

После Уорвику был вживлен в руку чип, способный поддерживать связь с компьютером. Передаваемой информации было достаточно, чтобы компьютеризованный дом профессора узнавал его и выполнял некоторые действия: открывал двери или включал персональный компьютер и. т.п. Затем Уорвик пошёл ещё дальше. Электронный чип длиной около 3 миллиметров был вшит в левое запястье, а 100 электродов вживлены в срединный нерв. Ученый надеялся доказать возможность передачи нервных импульсов компьютеру и их последующего воспроизведения.

Говоря о биороботах, имеется ввиду, взаимодействие искусственного интеллекта и человека. Например, это можно наблюдать при "помощи" человеку, облегчающая ему жизнь, если у него есть физические недостатки - искусственная нога, искусственное зрение, нейрокомпьютерной интерфейс, искусственное сердце, искусственный слух, обоняние.

Движениями управляет не только электроника, но и мозг человека. Это принципиальное отличие протезов нового поколения. Искусственные руки и ноги нового поколения имеют одну существенную особенность, электроника напрямую контактирует с нервными окончаниями. Таким образом, соединяя протез с головным мозгом человека, заставляем вести его так, как вела бы себя настоящая рука, согласуясь с рефлексами.

Потенциально, по желанию заказчика, рука может быть в десяток раз сильнее (да и более умелой), чем настоящая.

Лондонская компания Shadow Robot разрабатывает автоматическую руку, которая должна будет действовать так же свободно, как и человеческая. Во многом, никакой экзотики в области искусственной сенсорики нет уже сейчас.

Уже синтезированы вещества, позволяющие соединить ряд живых нервных клеток с элементами кремниевого чипа. Многим людям можно будет вернуть утраченные или изначально отсутствующие функции: зрение, слух, подвижность. Эти функции также можно будет заметно усилить, по сравнению с обычными. Гибридные элементы сделают реальностью биороботов, приближающихся, а в последствии и превосходящих по своим способностям человека. Пока сделан небольшой, но принципиальный шаг навстречу таким технологиям будущего.

Возможно, первыми биороботами следует считать 15 слепых пациентов Балтиморского университета, которым в 90-е годы было имплантировано устройство, позволяющее видеть без помощи глаз. Эти электронные приборы не позволяли различить газетный текст, но люди стали видеть свет и распознавать цвета. Каждый раз, когда экран в глазнице слепого регистрирует какой-либо несложный объект, миниатюрная ЭВМ в дужке очков преобразует изображение в импульсы.

В свою очередь электроды "переводят" их в иллюзорное ощущение света, соответствующее определенному пространственному образу. Предстоит еще много сделать, чтобы подобные системы искусственного зрения стали высокоэффективными приборами, приносящими реальную пользу не отдельным пациентам, а тысячам и тысячам слепых.

Предполагается, что если дальнейшие опыты пойдут успешно, искусственные глаза, по функциональности близкие к естественным, станут реальностью уже в ближайшие годы.

Устройство это представляло собой насос, приводящийся в действие электромотором. Эксперименты показали перспективность идеи как таковой. Спустя 30 лет после этих опытов была проведена первая подобная операция на человеке. Цель ее была сравнительно скромной - дать пациенту возможность протянуть несколько дней в ожидании донорского сердца. Вначале 1980-х гг. было создано устройство, рассчитанное на длительный период работы.

Все современные технологические достижения постарались воплотить в конструкции портативного искусственного сердца, специалисты американской компании Abiomed Inc. Устройство, получившее название AbioCor, представляет собой механический насос с внутренними клапанами и четырьмя трубками, которые соединяются с сосудами.

Питается этот титановопластмассовый агрегат от батареи весом менее двух килограммов, ее предполагается повесить пациенту на пояс. Причем никакие провода из груди торчать не будут, поскольку энергия передается прямо через кожу. В этом отношении у AbioCor просто нет аналогов. Внешний блок питания транслирует радиосигнал, который преобразуется в электрические импульсы детектором, имплантированным в брюшную полость.

Батарея требует подзарядки каждые четыре часа, и на время ее замены подключается внутренний блок питания, рассчитанный на 30 минут автономной работы. Кроме всего прочего, система оснащена миниатюрным передатчиком, позволяющим дистанционно отслеживать параметры работы всего устройства.

Давно ведутся работы и по созданию электронных устройств для людей, частично потерявших слух. Значительно сложнее вернуть человеку слух при полной его потере. Обычно глухим вживляют в улитку внутреннего уха одноканальные электроды (вместо нервов), что позволяет им слышать, например, звуки телефонного или дверного звонка. С появлением микропроцессоров возникла возможность обработки воспринимаемых звуков для выделения составляющих тональных сигналов, подаваемых на отдельные каналы многоканального аппарата искусственного слуха, синтезирующие первоначальные сигналы в слуховом участке коры головного мозга.

Пентагон выделил $3 млрд. на программу по созданию сенсора запахов. Компьютер-нос уже умеет с точностью до 97% различать несколько десятков запахов. Переход к промышленной модели займет около 5-ти лет. Сейчас, основные усилия направлены на имитацию уже существующих систем организма человека, но, в принципе, кибернетическое тело совсем не обязательно должно имитировать человеческое, и быть ему адекватной заменой.

“Представьте себе животное, у которого в голове просверлили несколько дырок и воткнули туда какие-то железки. Кроме того, скот постоянно находится в воде, туда же он выбрасывает и спуски живости. В раны на голове может попасть инфекция, начнется влияние, и животное погибнет”.

Поэтому при создании управляемых биообъектов ученые пошли по другому пути. Электроды стали крепиться уже не в мозг, а просто на теле при помощи своеобразных присосок. Через эти упрощения и отдавались группы.

Человек-безделушка

Между тем японские инженеры из телекоммуникационной организации NTT Communication Science Laboratories разработали интерфейс, позволяющий управлять человеком. По своему взгляду предприятия он был похож на ту технику, что применялась для управления черепахами посредством вживления им анодов в мозг. Только на этот раз аноды не вживлялись, а размещались на голове у испытателя. Человек надевал что-то похожее на наушники, а на затылке крепились специальные контакты. Слабый электрический ток, подаваемый в мозг, дезориентировал человека, сбивая, столку его вестибулярный аппарат. В итоге у испытателя складывалось чувство, что он падает в ту или иную сторону, что заставляло его бежать вперед-назад или менять внушение повышения. Оператор с джойстиком в одеждах был способен управлять подопытным, словно безделушкой, на радиоуправлении.

Японская организация надеется, что подобная разработка может получить свое коммерческое употребление. В первую очередь его можно применять в сложных тренажерах, имитирующих управление самолетом. Устройство может создать иллюзию ускорения или замедления. Так же его можно применять и для компьютерных игр.

Эксперименты по управлению биологическими объектами продолжаются. Одной из основных областей их применения ученые теперь считают уже не военное употребление, а такое внушение, как научно-исследовательская работа на больших безднах. Сейчас для этих альтернатив используются мини-подводные лодки на автоматическом управлении. Нередко они ломаются на больших безднах, запутываются в баллонах затонувших кораблей. Потерять аппарат стоимостью несколько миллионов долларов для того или иного исследовательского института - очень большое потрясение. Черепахи же на управлении с канистрами на панцире будут способны исследовать любое замкнутое место без объектива запутаться и погибнуть. Океан - естественная среда их проживания. Да и стоят они гораздо дешевле.

Поэтому такие исследователи уже проводятся, как у нас в стране, так и на Западе, и сулят разработчикам немалые прибыли. И возможно, вскоре мы станем билетами появления на рынке первых живых биороботов.

Заключение

Человек за компьютером - вчерашний день. Следующая ступень - компьютер внутри человека. От подобного развития уже никуда не деться. Какой аспект будет применен следующим, покажет будущее. Можно лишь убеждено констатировать, что искусственный разум - пока неподдающаяся область науки об обработке информации; та область, в которой изначальный оптимизм уверено, сменяется пессимизмом, за которым через время снова возрождается период непреодолимого оптимизма. В эти периоды возникают новые аспекты, чей базис сложен исключительно из тех свежих выражений, что успели появиться к текущему моменту во всех смежных областях руководств. Поэтому так сложно, сегодня прогнозировать дальнейшую эволюцию схем построения искусственного разума.

На данный момент роботы - это большей частью специализированные механические устройства, управляемые компьютерами и запрограммированные на выполнение определенных операций. В последнее время они начали сильно интересовать военных, мало того, роботы начали действительно вооружаться и представлять реальную угрозу.

ситуация более чем интересная для аналитики, и человеческое мастерство (техно) с прошлого века стало значительно опережать темпы развития природной эволюции (био). Это приведет к созданию собственных собратьев по разуму. И, кстати, в этом плане кажущиеся наивными законы Айзека Айзимова являются не такими уж и из области романтики. С одной стороны, можно вспомнить высказывания Эйнштейна: "Я не знаю, чем будут сражаться люди в третьей мировой войне, а в четвертой, точно - палками и камнями", а с другой - ныне считающуюся ошибочной биологическую теорию Дж. Брокки (броккизм), который считал, что все виды животных (или растений) на Земле стареют и вымирают, как и одна особь. То есть, выполняют свою функцию в рамках эволюции и уходят. Посему сейчас, закладывая во что-то разум, человек должен продумать варианты дальнейшего мирного сосуществования с тем, что изобретает.

Список используемой литературы

1. Катречко С.Л. Логический анализ интеллектуальных систем с метапроцедурами, Спб.: Питер, с.342

2. Мурсаков С.А. Люди – Биороботы - будущее не за горами, Наука и жизнь, № 2, 2010 г., С.5-7

3. Стефанюк В.Л. Локальная организация интеллектуальных систем, М.: Форум, 2009 г., с.258

4. Тарасов В.Б. От многоагентных систем к интеллектуальным организациям, М.: Феникс, 2009 г., с.351

5. Финн В.К. Интеллектуальные системы и общество: Сборник статей. Серия "Науки об искусственном". Изд.2, М.: Феникс, с.218

ОТКРЫТЬ САМ ДОКУМЕНТ В НОВОМ ОКНЕ