Андроиды: история и развитие человекоподобных роботов.

Введение

Робот, похожий на человека.

Андроид — это гуманоидный робот или другое искусственное существо, часто созданное из материала, похожего на плоть.

Терминология

Оксфордский словарь английского языка прослеживает самое раннее использование (как «андроид») до энциклопедии Эфраима Чемберса 1728 года, в связи с автоматом, который, как утверждается, создал Святой Альберт Великий. К концу 1700-х годов «андроиды» — сложные механические устройства, напоминающие людей и выполняющие человеческие действия, — демонстрировались в выставочных залах. Термин «андроид» появляется в патентах США уже в 1863 году в отношении миниатюрных человекоподобных игрушечных автоматов. Термин «андроид» был использован в более современном смысле французским писателем Огюстом Вилье де Л’Иль-Адамом в его произведении «Ева будущего» (1886), где представлен искусственный гуманоидный робот по имени Хадали. Хотя термин «андроид» используется в отношении роботов, похожих на людей в целом (не обязательно мужских гуманоидных роботов), робот с женской внешностью также может называться гиноидом. Кроме того, можно ссылаться на роботов, не указывая на их половую принадлежность, называя их антропотами (портоманто от «антропос» и «робот»; см. антропотика) или антропоидами (сокращение от «антропоидные роботы»; термин «гуманоиды» неуместен, поскольку он уже обычно используется для обозначения органических видов, похожих на человека, в контексте научной фантастики, футуризма и спекулятивной астробиологии). Авторы использовали термин «андроид» в более разнообразных значениях, чем «робот» или «киборг». В некоторых художественных произведениях разница между роботом и андроидом лишь поверхностна: андроиды сделаны так, чтобы выглядеть как люди снаружи, но с роботизированной внутренней механикой. Университет Васеда начал проект WABOT в 1967 году и в 1972 году завершил WABOT 1 — первый андроид, полномасштабный гуманоидный интеллектуальный робот. Система управления конечностями позволяла ему ходить, используя нижние конечности, а также захватывать и переносить предметы руками с помощью тактильных датчиков. Его система зрения позволяла измерять расстояния и направления до объектов, используя внешние рецепторы, искусственные глаза и уши. А система общения позволяла ему общаться с человеком на японском языке с помощью искусственного рта. В 1984 году был представлен WABOT 2, в который было внесено множество улучшений. Он умел играть на органе. У WABOT 2 было десять пальцев и две ноги, и он мог читать ноты. Он также мог сопровождать человека. В 1986 году Honda начала программу исследований и разработок гуманоидных роботов, способных успешно взаимодействовать с людьми. Лаборатория интеллектуальной робототехники под руководством Хироси Исигуро в Университете Осаки и компания Kokoro продемонстрировали Actroid на выставке Expo 2005 в префектуре Айчи, Япония, и выпустили Telenoid R1 в 2010 году. В 2006 году Kokoro разработал новый андроид DER 2. Высота человеческой части тела DER2 составляет 165 см. Имеются 47 подвижных точек. DER2 может не только менять выражение лица, но и двигать руками и ногами, а также поворачивать тело. Для привода используется разработанная Kokoro «воздушная сервосистема». Благодаря точному управлению приводом с помощью давления воздуха через сервосистему движение очень плавное и практически бесшумное. DER2 получил более стройное телосложение, чем у предыдущей версии, за счет использования цилиндра меньшего размера. Внешне DER2 имеет более гармоничные пропорции. По сравнению с предыдущей моделью, DER2 имеет более тонкие руки и более широкий диапазон выражений. После программирования он способен создавать хореографию движений и жестов в соответствии с голосом. Лаборатория интеллектуальной мехатроники под руководством Хироси Кобаяси в Токийском университете науки разработала голову андроида по имени Сая, которая была представлена на Robodex 2002 в Иокогаме, Япония. В настоящее время по всему миру реализуется несколько других инициатив в области исследований и разработок гуманоидов, которые, как ожидается, в ближайшем будущем представят более широкий спектр реализованных технологий. Сейчас Сая работает в Токийском университете науки в качестве гида. Университет Васеда (Япония) и производители NTT docomo добились успеха в создании робота, меняющего форму, WD 2. Он способен менять выражение лица. Сначала создатели определили положение необходимых точек для выражения очертаний, глаз, носа и т. д. определенного человека. Говорят, что робот выражает свое лицо, перемещая все точки в заданные положения. Первая версия робота была разработана еще в 2003 году. После этого, через год, они внесли несколько существенных улучшений в конструкцию. Робот оснащен эластичной маской, изготовленной из формы средней головы. В нем используется приводная система с блоком 3DOF. Робот WD 2 может изменять черты лица, активируя определенные точки на маске, каждая из которых имеет три степени свободы. Всего имеется 17 точек на лице, что дает в общей сложности 56 степеней свободы. Что касается материалов, то маска WD 2 изготовлена из высокоэластичного материала под названием Septom с добавлением стальной ваты для повышения прочности. Другие технические особенности показывают вал, расположенный за маской в нужной точке лица, приводимый в движение двигателем постоянного тока с помощью простого шкива и винтового привода. По-видимому, исследователи также могут изменять форму маски на основе реальных человеческих лиц. Чтобы «скопировать» лицо, им нужен только 3D-сканер для определения местоположения 17 точек на лице человека. После этого они приводятся в движение с помощью ноутбука и 56 плат управления двигателями. Кроме того, исследователи отмечают, что робот, меняющий форму, может даже отображать прическу и цвет кожи человека, если фотография его лица проецируется на 3D-маску.

The Oxford English Dictionary traces the earliest use (as "Androides") to Ephraim Chambers' 1728 Cyclopaedia, in reference to an automaton that St. Albertus Magnus allegedly created. By the late 1700s, "androides", elaborate mechanical devices resembling humans performing human activities, were displayed in exhibit halls. The term "android" appears in US patents as early as 1863 in reference to miniature human like toy automatons. The term android was used in a more modern sense by the French author Auguste Villiers de l'Isle Adam in his work Tomorrow's Eve (1886), featuring an artificial humanoid robot named Hadaly. While the term "android" is used in reference to human looking robots in general (not necessarily male looking humanoid robots), a robot with a female appearance can also be referred to as a gynoid. Besides one can refer to robots without alluding to their sexual appearance by calling them anthrobots (a portmanteau of anthrōpos and robot; see anthrobotics) or anthropoids (short for anthropoid robots; the term humanoids is not appropriate because it is already commonly used to refer to human like organic species in the context of science fiction, futurism and speculative astrobiology). Authors have used the term android in more diverse ways than robot or cyborg. In some fictional works, the difference between a robot and android is only superficial, with androids being made to look like humans on the outside but with robot like internal mechanics. Waseda University initiated the WABOT project in 1967, and in 1972 completed the WABOT 1, the first android, a full scale humanoid intelligent robot. Its limb control system allowed it to walk with the lower limbs, and to grip and transport objects with hands, using tactile sensors. Its vision system allowed it to measure distances and directions to objects using external receptors, artificial eyes and ears. And its conversation system allowed it to communicate with a person in Japanese, with an artificial mouth. In 1984, WABOT 2 was revealed, and made a number of improvements. It was capable of playing the organ. Wabot 2 had ten fingers and two feet, and was able to read a score of music. It was also able to accompany a person. In 1986, Honda began its humanoid research and development program, to create humanoid robots capable of interacting successfully with humans. The Intelligent Robotics Lab, directed by Hiroshi Ishiguro at Osaka University, and the Kokoro company demonstrated the Actroid at Expo 2005 in Aichi Prefecture, Japan and released the Telenoid R1 in 2010. In 2006, Kokoro developed a new DER 2 android. The height of the human body part of DER2 is 165 cm. There are 47 mobile points. DER2 can not only change its expression but also move its hands and feet and twist its body. The "air servosystem" which Kokoro developed originally is used for the actuator. As a result of having an actuator controlled precisely with air pressure via a servosystem, the movement is very fluid and there is very little noise. DER2 realized a slimmer body than that of the former version by using a smaller cylinder. Outwardly DER2 has a more beautiful proportion. Compared to the previous model, DER2 has thinner arms and a wider repertoire of expressions. Once programmed, it is able to choreograph its motions and gestures with its voice. The Intelligent Mechatronics Lab, directed by Hiroshi Kobayashi at the Tokyo University of Science, has developed an android head called Saya, which was exhibited at Robodex 2002 in Yokohama, Japan. There are several other initiatives around the world involving humanoid research and development at this time, which will hopefully introduce a broader spectrum of realized technology in the near future. Now Saya is working at the Science University of Tokyo as a guide. The Waseda University (Japan) and NTT docomo's manufacturers have succeeded in creating a shape shifting robot WD 2. It is capable of changing its face. At first, the creators decided the positions of the necessary points to express the outline, eyes, nose, and so on of a certain person. The robot expresses its face by moving all points to the decided positions, they say. The first version of the robot was first developed back in 2003. After that, a year later, they made a couple of major improvements to the design. The robot features an elastic mask made from the average head dummy. It uses a driving system with a 3DOF unit. The WD 2 robot can change its facial features by activating specific facial points on a mask, with each point possessing three degrees of freedom. This one has 17 facial points, for a total of 56 degrees of freedom. As for the materials they used, the WD 2's mask is fabricated with a highly elastic material called Septom, with bits of steel wool mixed in for added strength. Other technical features reveal a shaft driven behind the mask at the desired facial point, driven by a DC motor with a simple pulley and a slide screw. Apparently, the researchers can also modify the shape of the mask based on actual human faces. To "copy" a face, they need only a 3D scanner to determine the locations of an individual's 17 facial points. After that, they are then driven into position using a laptop and 56 motor control boards. In addition, the researchers also mention that the shifting robot can even display an individual's hair style and skin color if a photo of their face is projected onto the 3D Mask.

Сингапур

Профессор Надя Тальманн, ученый из Технологического университета Наньян, руководила работой Института медиа-инноваций совместно со Школой компьютерной инженерии над разработкой социального робота Надин. Надин работает на программном обеспечении, подобном Siri от Apple или Cortana от Microsoft. В будущем Надин может стать персональным помощником в офисах и домах, или компаньоном для молодых и пожилых людей. Ассоциированный профессор Джеральд Сейт из Школы механической и аэрокосмической инженерии и Центра BeingThere возглавил трехлетнюю научно-исследовательскую и опытно-конструкторскую работу в области робототехники телеприсутствия, в результате которой был создан EDGAR. Удаленный пользователь может управлять EDGAR, при этом его лицо и выражения отображаются на лице робота в реальном времени. Робот также имитирует движения верхней части тела пользователя.

Южная Корея

KITECH исследовал и разработал EveR 1, модель андроида для межличностного общения, способную имитировать человеческие эмоциональные проявления с помощью "мышечной" структуры лица и поддерживающую элементарный разговор, с лексиконом около 400 слов. Ее рост составляет 160 см, а вес – 50 кг, что соответствует средним параметрам фигуры кореянки в возрасте двадцати лет. Имя EveR 1 образовано от библейской Евы с добавлением буквы "r", обозначающей "robot" (робот). Высокая вычислительная мощность EveR 1 обеспечивает распознавание речи и синтез голоса, одновременно обрабатывая синхронизацию губ и визуальное распознавание с помощью 90-градусных микро-ПЗС-камер с технологией распознавания лиц. Независимый микрочип в ее искусственном мозге управляет жестикуляцией, координацией движений и выражением эмоций. Все тело робота изготовлено из высокотехнологичного синтетического силикона, имитирующего желе, и оснащено 60 искусственными суставами в области лица, шеи и нижней части тела, что позволяет ей демонстрировать реалистичные выражения лица, петь и одновременно танцевать. В Южной Корее Министерство информации и коммуникаций имело амбициозный план к 2020 году обеспечить роботом каждый дом. Для страны запланировано создание нескольких городов-роботов: первый будет построен в 2016 году стоимостью 500 миллиардов вон (440 миллионов долларов США), из которых 50 миллиардов – прямые государственные инвестиции. Новый город роботов будет включать научно-исследовательские и опытно-конструкторские центры для производителей и поставщиков комплектующих, а также выставочные залы и стадион для соревнований по робототехнике. Новая Хартия этики робототехники страны установит базовые правила и законы для взаимодействия человека и роботов в будущем, определяя стандарты для пользователей и производителей робототехники, а также этические принципы, которые должны быть запрограммированы в роботов для предотвращения жестокого обращения с ними со стороны людей и наоборот.

Соединенные Штаты

Уолт Дисней и команда Imagineers создали программу "Великие моменты с мистером Линкольном", которая дебютировала на Всемирной выставке в Нью-Йорке в 1964 году. Доктор Уильям Барри, футуролог в области образования и бывший профессор философии и этического мышления в Военной академии США в Вест-Пойнте, создал персонажа-андроида с ИИ по имени "Мария Бот". Этот андроид с интерфейсом ИИ был назван в честь известного вымышленного робота Марии из фильма "Метрополис" 1927 года, как хорошо воспитанный дальний родственник. Мария Бот – первый ассистент преподавателя с ИИ Android на университетском уровне. Мария Бот выступила в качестве ключевого докладчика вместе с Барри на TEDx в Эверетте, штат Вашингтон, в феврале 2020 года. Выглядя как человек от плеч и выше, Мария Бот – виртуальный андроид, обладающий сложной мимикой и движениями головы, способный поддерживать беседу на различные темы. Она использует ИИ для обработки и синтеза информации, чтобы самостоятельно принимать решения о том, как говорить и взаимодействовать. Она собирает данные из разговоров, прямых источников информации, таких как книги и статьи, а также из интернет-источников. Мария Бот была создана международной высокотехнологичной компанией для Барри с целью повышения качества образования и искоренения образовательной бедности. Мария Бот предназначена для создания новых возможностей для студентов вовлекаться в обсуждение этических вопросов, возникающих в связи с растущим распространением роботов и искусственного интеллекта. Барри также использует Марию Бот, чтобы продемонстрировать, что программирование робота с утверждением жизни и этической основой повышает вероятность того, что он будет помогать людям поступать так же. Мария Бот – робот-посол, продвигающий добро и этичные технологии ИИ. Hanson Robotics, Inc. из Техаса и KAIST создали андроидный портрет Альберта Эйнштейна, используя технологию андроидных лиц Hanson, установленную на полноразмерном ходячем двуногом роботе KAIST. Этот андроид Эйнштейна, также известный как "Альберт Хьюбо", является первым в истории полнотелым ходячим андроидом. Hanson Robotics, FedEx Institute of Technology и Университет Техаса в Арлингтоне также разработали андроидный портрет автора научной фантастики Филипа К. Дика (создателя книги "Мечтают ли андроиды об электроовцах?", по которой снят фильм "Бегущий по лезвию") с полноценными возможностями ведения диалога, включающими тысячи страниц работ автора. В 2005 году андроид PKD получил первую премию в области искусственного интеллекта от AAAI.

Walt Disney and a staff of Imagineers created Great Moments with Mr. Lincoln that debuted at the 1964 New York World's Fair. Dr. William Barry, an Education Futurist and former visiting West Point Professor of Philosophy and Ethical Reasoning at the United States Military Academy, created an AI android character named "Maria Bot". This Interface AI android was named after the infamous fictional robot Maria in the 1927 film Metropolis, as a well behaved distant relative. Maria Bot is the first AI Android Teaching Assistant at the university level. Maria Bot has appeared as a keynote speaker as a duo with Barry for a TEDx talk in Everett, Washington in February 2020. Resembling a human from the shoulders up, Maria Bot is a virtual being android that has complex facial expressions and head movement and engages in conversation about a variety of subjects. She uses AI to process and synthesize information to make her own decisions on how to talk and engage. She collects data through conversations, direct data inputs such as books or articles, and through internet sources. Maria Bot was built by an international high tech company for Barry to help improve education quality and eliminate education poverty. Maria Bot is designed to create new ways for students to engage and discuss ethical issues raised by the increasing presence of robots and artificial intelligence. Barry also uses Maria Bot to demonstrate that programming a robot with life affirming, ethical framework makes them more likely to help humans to do the same. Maria Bot is an ambassador robot for good and ethical AI technology. Hanson Robotics, Inc., of Texas and KAIST produced an android portrait of Albert Einstein, using Hanson's facial android technology mounted on KAIST's life size walking bipedal robot body. This Einstein android, also called "Albert Hubo", thus represents the first full body walking android in history. Hanson Robotics, the FedEx Institute of Technology, and the University of Texas at Arlington also developed the android portrait of sci fi author Philip K. Dick (creator of Do Androids Dream of Electric Sheep?, the basis for the film Blade Runner), with full conversational capabilities that incorporated thousands of pages of the author's works. In 2005, the PKD android won a first place artificial intelligence award from AAAI.

Использование в художественной литературе

Андроиды – неотъемлемый элемент научной фантастики. Исаак Азимов стал пионером в создании художественных произведений о робототехнике и искусственном интеллекте, особенно в его серии «Я, робот» 1950-х годов. Общим для большинства вымышленных андроидов является то, что реальные технологические проблемы, связанные с созданием полностью человекоподобных роботов, такие как создание сильного искусственного интеллекта, считаются решёнными. Вымышленных андроидов часто изображают умственно и физически равными или превосходящими людей – двигающимися, мыслящими и говорящими так же свободно, как и они. Ярким примером этого является роман Джона Бруннера 1968 года «В туманность рабов», где синекожие андроиды-рабы явно показаны как полноценные люди. В более поздних фильмах «Чужие» и «Воскрешение» андроиды Бишоп и Анна-Ли Калл используются для исследования того, как люди реагируют на присутствие «другого». Видеоигра 2018 года «Detroit: Become Human» также исследует, как с андроидами обращаются как с гражданами второго сорта в обществе недалекого будущего. Женские андроиды, или «гиноиды», часто встречаются в научной фантастике и могут рассматриваться как продолжение давней традиции попыток мужчин создать стереотипную «идеальную женщину». Примерами служат греческий миф о Пигмалионе и робот Мария из «Метрополиса» Фрица Ланга. Некоторые гиноиды, такие как Прис в «Бегущем по лезвию», создаются как сексуальные объекты с целью «удовлетворения насильственных сексуальных желаний мужчин» или как покорные, раболепные компаньоны, как в фильме «Степфордские жёны». Таким образом, произведения о гиноидах описываются как укрепляющие «эссенциалистские представления о женственности», хотя другие предполагают, что отношение к андроидам – это способ изучения расизма и мизогинии в обществе. Японский фильм 2015 года «Саёнара» с участием Джеминоида F был представлен как «первый фильм, в котором андроид играет в паре с актером-человеком».