Мозг, душа и механическая оболочка: смешать и встряхнуть
Вы отправляетесь в другое измерение не только видений и звуков, но и разума. (Сумеречная зона)
Прямо сейчас и в каждую последующую минуту мы живём в определённой степени «прогнозируемом» обществе. Лучший способ быть успешным в нём — понимать все ограничения, методы и цели моделей, которые строят научно обоснованные прогнозы на будущее. Но способность предугадать будущее теряет свою ценность в сравнении с возможностью создать, стать автором этого будущего. Где, как в робототехнике и машиностроении можно достичь совершенства в этом? Конечно, во многих других смежных областях. Сейчас не будем разрываться — обратим внимание только на робототехнику.
Что получится, если научить робота находить в себе ошибки и исправлять их?
Учёные часто сами определяют для себя цели исследований. Но настоящая большая задача забирает контроль из рук учёных и заставляет их работать над гораздо более сложными проблемами, чем бы они поставили перед собой сами. (консультант по техническим вопросам IBM Эдвард Назарко)
Кто-то сказал, что данные — это новая нефть. Используя накопленную информацию в десятках сфер деятельности, можно достичь высшей синергии и жить в гармоничном сообществе людей, роботов и машин, к чему мы постепенно движемся. Это не пафосная кинореальность. Вы сами знаете об успешных экспериментах по передаче мыслей на расстоянии между двумя людьми через компьютеры.
Робототехника и машиностроение сама по себе — область, существующая не один десяток лет. Можно приводить в пример даже вездесущего Леонардо да Винчи. Попыток, стремлений было много, а сейчас нужны те, кто перенесет общество на еще одну новую ступень развития, когда роботы будут доступны. Уже сейчас есть роботы-помощники для быта. Пока что они слишком дорогие для массового производства и потребления.
Производством различных роботов занимаются, например, Honda, iRobot, KUKA Roboter GMBH, АВВ, FANUC Robotics. В России — Рбот, Робототехника, RoboCV, Тарис. Нельзя сказать, что наша страна позади остальных в развитии робототехники и машиностроения. Через три года в Томском Государственном Университете пройдёт мировой чемпионат по робототехнике.
Кроме простого выполнения запрограммированных функций, машины обучаемы. Пример — суперкомпьютер Watson, который выиграл в игру Jeopardy! 4 года назад. Автор Дэвид Гондек собирал позже такие отзывы о своём железном детище: «Наблюдая за тем, как Watson лихо выдаёт ответ за ответом на самые разнообразные вопросы, включающие абстрактные рассуждения, метафоры и тонкие каламбуры, я остолбенел. Впервые в жизни я почувствовал, что готов в значительной степени очеловечить машину, отбросить своё всегдашнее недоверие и поверить в чудо. На мой взгляд, Watson мастерски оперирует не только информацией, но и знаниями. С точки зрения моего восприятия он наделён определённой способностью к размышлению. Честно признаться, я не предполагал, что когда-либо в своей жизни испытаю подобное чувство. Для меня Watson — это первый настоящий искусственный интеллект», — сказал Эрик Сигель, доктор философии, лектор и просветитель в области прогнозной аналитики.
Поспорим?
Робот не может причинить вред человеку или своим бездействием допустить, чтобы человеку был причинён вред. (первый закон робототехники А. Азимова)
Развитие области робототехники и машиностроения постоянно поднимает вопрос: возможен ли компьютер, способный к пониманию? Ну или, смогут ли машины заменить человека — победить или дополнить человеческое общество сегодня? 
Машины, которые уже есть в нашем обиходе сегодня, мало что понимают. С этим сложно спорить. Однако исследователи доказывают, что спустя какое-то время роботы под управлением компьютеров с настоящим интеллектом будут вызывать удивление не больше, чем электрический чайник.
Сторонники теории сильного искусственного интеллекта уверены, что машины со всеми пока что исключительно человеческими атрибутами (сознание, самосознание, способность к рефлексии) — это реальность, которая уже постепенно наступает. Пока не так широко и повсеместно, но всё же. Если эта теория подтвердится, для науки станет правдой то, что для понимания (вместе со всеми остальными человеческими качествами, перечисленными выше) необходимо осознание. Первый шаг к пониманию любой ситуации — её полное осознание. Если обсчитывать данные со всех сторон, можно получить иллюзию понимания. Однако, истинное понимание позволяет обойтись без масс вычислений. Из этого следует, что понимание и вычисления не взаимозаменяющие понятия, а дополнения друг к другу.
Профессор математики из Оксфордского университета Роджер Пенроуз высказывается против этой теории: «Некоторые из моих сложных аргументов умозрительны, но у меня сохраняется сильное чувство того, что сознательный разум явно не может работать как вычислительная машина». Он считает, что небиологические машины не смогут преодолеть разницу между пониманием и вычислениями. Роджер утверждает, что для разъяснения понимания нужно выходить за рамки общепринятого представления о мире, в котором мы живём. Вместо этого нужно обратить внимание на физические концепции, которые включают в себя квантовый мир с по большей части неизвестной математической структурой. Понимание, конечно, связано с мозгом. Роджер убеждён, что за функцию понимания ответственен отдельный компонент мозговых тканей.
В теле человека есть маленькие структуры — микротрубочки — больше всего их в нервных клетках. Порождение сознания выглядит так: микротрубочки из мозговых клеток могут воспроизвести стабильное квантовое состояние, которое связывает активность клеток. Последние в свою очередь возбуждаются по всему головному мозгу. Считается, что описанное состояние невозможно повторить в компьютере. Но всё равно очень интересно исследовать эту возможность крошечных структур. Впрочем, это уже немного другая история. Хотя и на смежную тему. А как уже давно понятно думающему человеку в 21-м веке, узкоспециализированные профессии давно стали атавизмом.
Что вы ответите на вопрос «может ли машина заменить человека»?
Профессора, доценты, другие эксперты-практики в области робототехники и машиностроения проанализировали в некотором смысле будущее своей области и составили перечень самых востребованных профессий в обозримом будущем.
Сразу оговорюсь, профессия будущего — это не то занятие, которое появится через какое-то время. Это род деятельности, который понемногу становится обычным, привычным и распространённым уже сегодня. Сегодня мы не удивляемся программистам, маркетологами и прочим примелькавшимся должностям. Профессии будущего — это отнюдь не фантастика, а наша реальность, к которой мы причастны постоянно, если не остаёмся простыми сторонними наблюдателями.
Внутриотраслевые специализации
- Проектировщик промышленной робототехники
Будет заниматься подготовкой автоматических устройств для производственных операций и логистики. Манипуляторов и роботизированных комплексов в том числе. - Инженер-композитчик
В его обязанности войдёт подбор составных материалов для того, чтобы дальше из них производить элементы робототехнических устройств. 3D-печать будет для него таким же инструментом, как раньше счёты для бухгалтера. - Проектировщик домашних роботов
Станете им — будете разрабатывать и программировать роботов для дома (механические помощники: сиделки, уборщики, прачки, садовники…). Придётся продумать и интеграцию всех этих роботов в систему умных домов. - Проектировщик нейроинтерфейсов по управлению роботами
Это ещё интереснее. Надо будет проектировать управляющие системы для боевых и промышленных роботов с использованием нейроинтерфейсов.
Межотраслевые специализации
- Оператор многофункциональных робототехнических комплексов
Рабочая профессия: нужно будет управлять и обслуживать роботизированные системы. - Проектировщик-эргономист
Будет получать данные по эргономическим требованиям пользователей и обрабатывая их проектировать «робо-системы». - Проектировщик медицинских роботов
Специальность стоит на границе медицины и робототехники. Выпускники именно этого направления смогут создавать биосовместимые комплексы роботов и техники для медицины и биотехнологии. - Проектировщик детской робототехники
Если вам нравятся гаджеты, игры, игрушки для детей — создавайте их на основе роботов с всевозможными программами.
Подробнее о профессиях читайте в атласе. Ресурс можно назвать «Облачным атласом профессий» — по аналогии с фильмом, все профессии связаны единой цепочкой стремительного развития настоящего в будущее.
Для всех перечисленных профессий в разной степени пригодятся широкие способности и навыки работы с людьми, художественного творчества, управления сложными проектами, межотраслевой коммуникации; клиентоориентированность, системное мышление, программирование… Это далеко не полный список. Если у вас есть некоторые из перечисленных качеств, вы легко дополните его остальными. Если нет — не беда, есть и другие области для изучения и самосовершенствования себя как актуального специалиста сейчас и через 20 лет.
Примерный портрет идеального «робототехника»
- свободно владеет как минимум тремя иностранными языками и знает особенности культурного контекста большинства стран;
- понимает технологии, процессы и рыночную ситуацию во всех смежных областях;
- легко работает с любыми запросами потребителей и управляет процессами в проектах;
- способен работать в условиях высокой неопределённости и быстрой смены задач. Принимает верные решения в кратчайшие сроки, грамотно распределяет ресурсы и управляет свои временем;
- мыслит системно и в рамках экологичности всего производства, постоянно работает над устранением всех видов потерь.
Куда пойти учиться в России
- Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)
- Московский физико-технический институт (МФТИ)
- Национальный исследовательский Томский государственный университет (ТГУ)
- Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
- Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
- Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики (НИУ ИТМО)
- Московский государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматики (МГТУ МИРЭА) (направление «биотехнические и медицинские аппараты и системы»)
Особые программы обучения появятся на базе этих вузов, в корпоративных университетах, у глобальных образовательных провайдеров: Coursera, EdX.
Проходим сквозь время
Считаете, что названия профессий звучат скучно? Может, вы и правы. Но это только предварительные прогнозы. Взять, к примеру, системы управления роботами. Они бывают биотехнические (экзоскелет), автоматические, интерактивные. Задачи, которые решают контрол-системы тоже разные — планирование сил и моментов, положений, движений, а также анализ динамической точности. Тут кстати будут знания по «наукам прошлого»: теории автоматического управления и технической кибернетике.
Есть простор и для любителей электротехники в том числе. Для того, чтобы создавать мобильных и манипуляционных роботов широкого применения, нужны приводы, двигатели постоянного тока, эластичные нанотрубки.
Будущее будущего
«У будущего есть одна особенность: стоит только в него заглянуть, как оно сразу меняется.» (фильма «Пророк»)
Трудно с абсолютной точностью предсказать детали и сроки изменений, которые принесут описанные профессии. Одно стоит сказать — развитие робототехники и машиностроения, а каждой минутой становится более интенсивным как минимум в геометрической прогрессии.
Мы уверены, что возможности этой научно-прикладной области с новыми специалистами в главной роли будут удивлять всех. В любом случае, каким будет будущее, покажет время.
Оправдания vs возможности
История из 70-х: Йоки Мацуока и её «человеческая» рука, играющая в теннис
Как ни поразительно, при известной высокой скорости развития всего в мире, остаются ещё те, кто упорно спорит, что будущее и технологии — это сугубо для мужчин. Также остаются и те люди, которые занудно сетуют на отсутствие возможностей и технической базы для развития…
Жила была девочка Йоки. Страна — Япония, время — 1970-е годы. Жёсткая система образования предписывала, а не давала возможность выбора. Йоки Мацуока играла на фортепиано и занималась профессиональным плаванием. Это было мучительно, потому что в области её интересов была математика и естественные науки. В 11 лет она стала заниматься теннисом. Позже ей удалось совместить две ее любимые сферы — спорт и науку. Сначала робот, играющий в теннис, был мечтой. На кафедре Калифорнийского Беркли Йоки сделала дипломный проект в лаборатории роботетхники. Позже в МТИ (под руководством пионера робототехники Родни Брукса) японка начала разрабатывать кисть и руку робота. Она нашла уникальное решение, лежащее в области нейроробототехники.
Большинство ее коллег сводили суть задачи к чисто техническим направлениям — микросхемы и приспособления. Для них робот был исключительно аппаратом. Это и было ошибкой. Не надо было видеть робота как подвижный компьютер, который может имитировать отдельные модели мышления. В противовес такому подходу Мацуока сосредоточилась на совмещении многих областей знаний. Подход, в котором важна любая мелочь, во всем оправдал себя. Удалось создать нечто максимально верное с точки зрения анатомии. Рука получилась такой же сложной и точной в движениях, как ее реальный физический аналог.
Мораль истории: если в какой-то стране, среде существуют правила и привычные течения — это не повод отбрасывать желание попробовать что-то свое и делать по-новому. В Японии было трудно сломать традиции, но Йоки нашла своего наставника Брукса в США. Кто знает, может в упомянутых выше вузах РФ седой инноватор ждёт способного студента, который так же страстно захочет снова и снова изменять мир, как упорная Йоки Мацуока.
