Artificial life, humanoidy i egzoszkielety. Roboty zmienią sposób w jaki żyjemy i zabijamy

• Tylko 10 firm z sektora robotyki wygenerowało miliardowy przychód
• W 2020 roku powstało "sztuczne życie", czyli Xenoboty łączące sztuczną inteligencję z biologią
• Wiele firm, w tym Boston Dynamics, zrobiło duże postępy w rozwoju humanoidalnych robotów
• Robotyką zainteresowało się wojsko, które pracuje nad rozwojem egzoszkieletów i robotów współpracujących

Robotyka to bardzo szybko rozwijający się obszar. Jest on jednak zdominowany przez kilka rynków. W awangardzie zmian na tym polu znajdują się azjatyckie Japonia, Chiny, Korea Płd., USA oraz Europa.

Przyjrzyjmy się największym graczom. W 2017 roku tylko 10 firm z sektora robotyki przemysłowej wypracowało przychody przekraczające miliard dolarów. Oto lista:

• Mitsubishi Electric (11,97 mld dol.)
• ABB (ASEA Brown Boveri) (6,9 mld dol.)
• B+M Sufrace Systems GmbH (4,4 mld dol.)
• Omron Adept Technologies (3,05 mld dol.)
• FANUC Robotics (1,7 mld dol.)
• Yaskawa (1,5 mld dol.)
• Kuka (1,4 mld dol.)
• Epson Robots (1,4 mld dol.)
• Kawasaki (1,3 mld dol.)
• Stabli (1,26 mld dol.)

Połowa wymienionych firm ma siedzibę w Japonii (Mitsubishi, Obron, FANUC, Yaskawa, Kawasaki), dwie w Szwajcarii (ABB, Stabli) i Niemczech (B+M, Kuka), natomiast jedna w USA (Epson) (źródło: blog.tachnavio.com).

To nie przypadek, ponieważ sercem globalnej robotyki jest Azja. Według Międzynarodowej Federacji Robotyki (IFR) w 2017 roku zaledwie 5 krajów odpowiadało za 73 proc. globalnego popytu na roboty, natomiast aż 3 z nich to państwa z tego właśnie kontynentu (Chiny, Japonia i Korea Płd. odpowiadały za około 60 proc. światowego zapotrzebowania). Liczba dostarczanych do Państwa Środka robotów bije konkurencję na głowę: w 2019 roku dostarczono tam 140,5 tys. sztuk, natomiast do kolejnej w zestawieniu największych odbiorców Japonii tylko 49,9 tys. W tym rankingu wyróżniają się jeszcze USA (33,3 tys.), Korea Płd. (27,9 tys.) oraz Niemcy (20,5 tys.). Znacznie inny obraz otrzymamy jednak, jeśli uwzględnimy wielkość populacji (liczbę robotów przypadających na 10 tys. osób zatrudnionych w 2019 roku w przemyśle). To zestawienie prezentuje się następująco:

• Singapur (918)
• Korea Płd. (855)
• Japonia (364)
• Niemcy (346)
• Szwecja (277)
• …
• USA (228)
• …
• Chiny (187)

Światowa średnia wynosi poniżej 100 robotów na 10 tys. osób pracujących w przemyśle. W Polsce w 2018 roku, gdy w przedsiębiorstwach wdrożono 2,6 tys. robotów, liczba ta wynosiła 42.

Popyt na roboty przemysłowe jest generowany jednak przez zaledwie kilka branż. Zdecydowany prym wiodą tutaj sektor motoryzacyjny oraz elektryczny/elektroniczny.

Inteligentna generacja

Robotyka to dziedzina rozwijająca się już od dłuższego czasu, wobec czego odnotowano w niej już duże postępy. Inżynier Eiji Nakano wyróżnił 5 generacji robotów.Pierwszą były roboty odtwarzające, czyli realizujące zadane programy ruchowe i wykonujące powtarzalne, proste zadania. Kolejna generacja była już wyposażona w system sensoryczny, a więc zdolność do reagowania na dotyk, sygnały dźwiękowe oraz zdolność rozróżniania kolorów i kształtów. Następująca po niej fala robotów została wyposażona w system wizyjny, który umożliwia im obserwację zmian środowiska. Posiada także system umożliwiający rozpoznawanie głosu oraz techniczne układy „sztucznej inteligencji”. Czwarta generacja to roboty o sterowaniu adaptacyjnym, które oparte jest o dane z czujników, w które wyposażona jest maszyna. Ostatnia generacja to roboty inteligentne, czyli wykorzystujące zdobycze AI.

Zastosowanie robotyki jest bardzo szerokie; wykorzystuje się ją w naukowych projektach badawczych (np. w środowiskach nieprzyjaznych człowiekowi; pod wodą lub w przestrzeni kosmicznej), do celów przemysłowych (w fabrykach samochodów, lokalach gastronomicznych itp.), w medycynie (telemanipulatory sterowane przez lekarzy) czy sektorze militarnym (egzoszkielety i roboty wspomagające).

Sztuczne życie

Na początku 2020 roku powstało sztuczne życie (artificial life). Chodzi o Xenobota. To twór badaczy z Uniwersytetu w Vermont składający się z komórek macierzystych żaby oraz krzemu. Został zaprojektowany przez sztuczną inteligencję. Specjalnie rozwinięte komórki żaby zostały pocięte i ukształtowane w sposób zaprojektowany przez superkomputer. Powstałe mikroroboty poruszają się i przemieszczają, potrafią poza tym się regenerować. Xenoboty mają zdolności do odżywiania się ani rozmnażania, nie czują też bólu. Energia pozwala im poruszać się przez tydzień. Po tym czasie umierają, ale są całkowicie biodegradowalne. Ich kształt sprawia, że są zdolne przenosić ładunki, mogę więc zostać wykorzystane np. do oczyszczania naczyń krwionośnych ze złogów, oczyszczania odpadów radioaktywnych czy zebierania mikroplastiku z oceanu.

Ciekawą grupą, która może zrewolucjonizować medycynę są nanoroboty. Naukowcy z Massachusetts Institute of Technology (MIT) opracowali technologię masowej produkcji robotów o wielkości odpowiadającej pojedynczym komórkom krwi. Miniaturowe urządzenia składają się z grafenowej osłonki i polimerowego wypełnienia z elektroniką. Naukowcy przekonują, że do produkcji mikrorobotów będzie można wykorzystywać także inne materiały 2D (o jednoatomowej warstwie). Tzw. komórki syntetyczne bardzo przypominają biologiczne. Ich zastosowanie jest różnorodne, wskazuje się m. in. na testy medyczne i przemysł.

Takie jak my

Jedną z najbardziej awangardowych firm specjalizujących się w produkcji humanoidalnych robotów jest Boston Dynamics. Swój rozwój na tym polu zawdzięcza m. in. wsparciu finansowemu ze strony amerykańskiego wojska (firma znajdowała się w przeszłości w rękach Aplhabetu), w tym z DARPA, czyli Agencji Zaawansowanych Projektów Badawczych w Obszarze Obronności. Już w 2003 roku BD rozpoczęło projektowanie BigDoga, który miał za zadanie wspomagać żołnierzy w transporcie na trudno dostępnych dla pojazdów terenach. W ramach współpracy firmy i wojska zaczęły powstawać kolejne roboty, na przykład poruszający się po bieżni z prędkością 47 km/h Cheetah, którego model ruchu inspirowany był gepardami. Inny ciekawy projekt firmy to robot RiSE, który jest zdolny do poruszania się po pionowych ścianach czy ogrodzeniach.

Najbardziej imponującym osiągnięciem firmy w zakresie osiągniętego stopnia humanoidalności jest jednak Atlas. Robot ten jest w stanie wykonywać złożone manualne czynności takie jak otwieranie drzwi, przenoszenie paczek czy podnoszenie się z powierzchni ziemi.

Atlas jest wykorzystywany przez amerykańskie wojsko – jego sprawność i zdolności rosną z każdym rokiem ulepszeń.

Inny ciekawym rodzajem są roboty towarzyskie. Jednym z ich przedstawicieli jest Pepper (wyprodukowało go Softbank Robotics), który jest wyposażony w moduły służące do reagowania na emocje, dzięki czemu zdolny jest do reagowania na zachowanie swojego posiadacza. Co prawda jego funkcje motoryczne są ograniczone, jednak jego największym atutem jest zdolność do wchodzenia w pogłębione interakcje z człowiekiem. Już kilkaset sklepów w Japonii wykorzystuje Peppera do witania klientów.

Żołnierze przyszłości

Bardzo interesującym wynalazkiem z pogranicza robotyki i mechaniki są egzoszkielety. W zakresie uzbrojenia ich przykładem jest HULC ( Human Universal Load Carrier), który umożliwia żołnierzom dźwiganie niemal 100-kilogramowych ciężarów. To efekt pracy inżynierów Lockheed Martin, czyli jednego z największych potentatów branży zbrojeniowej. Tak jak inne egzoszkielety ułatwia ludziom poruszanie się i przenoszenie ciężkich ładunków. Nie wymaga także żadnego rodzaju sterowania, samoczynnie dostosowując się do ruchów noszącego go człowieka.

Stworzenie egzoszkieletu, który w dużej mierze zwiększałby czysto bojowe zdolności żołnierza to ciągle odległa perspektywa, choć w Rosji i USA stworzono takie projekty (m. in. amerykański Tactical Assault Ligot Operator Suit czy rosyjski Ratnik). Dlaczego? Na łamach „Forbesa” uzasadnił to wykładający na akademii wojskowej West Point doktor Vikram Mittal. Pierwszy problem to synchronizacja między żołnierzem a egzoszkieletem, a właściwie wolny czas reakcji szkieletu na „polecenia” człowieka. Kolejny dotyczy elementów konstrukcyjnych. O ile udało się stworzyć układy imitujące stawy kolanowe i łokciowe, o tyle pojawiły się problemy w odniesieniu do bioder, barków, kostek i nadgarstków. Ograniczenia egzoszkieletów w tym zakresie ograniczają swobodę ruchów człowieka i ruchliwość mechanicznych elementów. Kolejna przeszkoda na drodze do rozwoju futurystycznych szkieletów to układ napędowy ˗ jak dotąd zbyt głośny, szybko nagrzewający się i ciężki. Poza tym większość źródeł energii jest łatwopalna i może wybuchnąć w przypadku trafienia.

Wojska piechoty mogą także wspomóc roboty współpracujące. Chodzi o takie, które są wystarczająco duże, by przenosić ciężkie ładunki i na tyle kompaktowe i mobilne, by mogły poruszać się w ich tempie i dostawać się tam, gdzie nie zmieszczą się tradycyjne załogowe wozy bojowe. Rzadko są to układy kroczące (kosztowne i skomplikowane w budowie), częściej kołowe lub gąsiennicowe. W najbliższych latach raczej nie dojdzie do dużych zmian w zakresie budowy kadłubów czy nadwozia robotów współpracujących. Największe zmiany zajdą w zakresie oprogramowania (szczególnie w zakresie autonomicznych funkcji maszyn), systemów elektronicznych oraz przetwarzania danych.