Metamorfozy
Hans Moravec robotów
W 2050 roku  mózgi robotów  komputery wykonujące
100 bln operacji na sekund� zaczną konkurowa� z ludzką inteligencją
ciągu ostatnich kilku lat nies"ychany wzrost początkowy cel robotyki i urzeczywistnimy wizj� fan-
szybkoĘci dzia"ania minikomputerów i spa- tastyki naukowej: swobodnie poruszającą si� maszy-
dek ich cen, a takŻe coraz wi�ksza powszech- n� o moŻliwoĘciach intelektualnych istoty ludzkiej.
no� Internetu znacznie wykroczy"y poza
W
wczesne prognozy co do tempa rozwoju techniki i jej Powody do optymizmu
przydatnoĘci w Życiu codziennym. Eksperci przepo-
wiadają, Że Ęwiat zostanie nasycony pot�Żnymi proce- Dlaczego pomimo niespe"nionych marzeł
robotyki
sorami, które przenikną do naszych urządzeł
, miesz- wierz�, Że szybki post�p i osza"amiające rezultaty są
kał
, strojów, a nawet do naszych cia". blisko? Moje przekonanie opieram zarówno na nowych
A jednak dziwnym sposobem jeden cel wciąŻ pozo- osiągni�ciach w elektronice i oprogramowaniu, jak
staje nieosiągalny. W odróŻnieniu od doĘ� nieoczekiwa- równieŻ na poczynionych w ostatnich 30 latach obser-
nego wtargni�cia komputerów do g"ównego nurtu wacjach, dotyczących robotów i komputerów, a takŻe
Życia, w ca"ej dziedzinie robotyki tylko w niewielkim owadów, gadów i innych Żyjących stworzeł
.
stopniu zrealizowano przewidywania z lat pi��dzie- NajwaŻniejszy powód do optymizmu to gwa"tow-
siątych. W tamtych czasach eksperci  oszo"omieni nie rosnące w ostatnich czasach osiągi komputerów
niezwyk"ymi moŻliwoĘciami obliczeniowymi kompu- produkowanych masowo. W latach siedemdziesiątych
terów  sądzili, Że jeĘli tylko napisane zostaną odpo- i osiemdziesiątych komputery dost�pne badaczom
wiednie programy, to maszyny te b�dą pe"ni� rol� w dziedzinie robotyki, mog"y wykonywa� oko"o mi-
sztucznych mózgów w zaawansowanych robotach au- liona rozkazów na sekund� (MIPS  million instruc-
tonomicznych. Wierzyli, Że w ciągu 10 20 lat roboty tions per second). KaŻda z tych instrukcji przedstawia-
takie czyĘci� b�dą pod"ogi w naszych mieszkaniach, "a elementarne zadanie, takie jak dodawanie dwóch
kosi� trawniki i  eliminowa� z naszego Życia mozol- dziesi�ciocyfrowych liczb czy zapisywanie wyniku
ną prac�. w okreĘlonym miejscu w pami�ci.
OczywiĘcie, sta"o si� inaczej. Prawdą jest, Że roboty W latach dziewi��dziesiątych moc obliczeniowa
przemys"owe przeobrazi"y m.in. proces produkcji sa- komputerów, nadających si� do sterowania robotem
mochodów. Ale tego typu automatyzacja niewiele ma badawczym, przekracza"a kolejno granice 10 MIPS,
wspólnego z wszechstronnymi, poruszającymi si� (mo- 100 MIPS, a ostatnio w najbardziej wydajnych mo-
bilnymi) autonomicznymi tworami, których oczekiwa- delach komputerów sto"owych dosz"a do 1000 MIPS.
"o tak wielu naukowców i inŻynierów. W dąŻeniu do Nowy laptop firmy Apple  iBook  sprzedawany
stworzenia takich robotów zniech�ci"y si� ca"e poko- w czasie pisania tego artyku"u po cenie detalicznej
lenia badaczy i upad"o wiele przedsi�biorstw. 1600 dolarów  osiąga ponad 500 MIPS. Tak wi�c funk-
Problem tkwi nie w tym, Że nie udaje si� skonstru- cje, niewykonalne dla robotów w latach siedem-
owa� mechanicznego  cia"a ; ramiona ze stawami i in- dziesiątych i osiemdziesiątych, wkrótce b�dą realizowa-
ne ruchome mechanizmy potrzebne do operacji ma- ne masowo.
nualnych juŻ istnieją, czego dowodem są roboty Przyk"adem moŻe by� eksperymentalny pojazd na-
przemys"owe. TrudnoĘ� polega raczej na niewielkich zwany Navlab V, który w paędzierniku 1995 roku prze-
post�pach w budowaniu komputerowego sztucznego jecha" przez USA, z Waszyngtonu, D.C. do San Die-
mózgu: obecne rozwiązania znajdują si� znacznie po- go w Kalifornii, poruszając si� samodzielnie przez
niŻej poziomu wydajnoĘci, koniecznego do zbudowa- ponad 95% czasu. W uk"adzie sterującym i nawigacyj-
nia robota podobnego do cz"owieka. nym tego pojazdu zastosowano laptop o wydajnoĘci
Niemniej jestem przekonany, Że sen o uŻytecznym, 25 MIPS z mikroprocesorem firmy Sun Micorsystems.
wszechstronnym robocie autonomicznym spe"ni si� Navlab V zosta" zbudowany w Robotics Institute
w niezbyt odleg"ej przysz"oĘci. Do roku 2010 skonstru- w Carnegie Mellon University, którego jestem pracow-
ujemy roboty wielkoĘci cz"owieka, ale ich moŻliwoĘci
poznawcze w duŻym stopniu b�dą podobne do tych, Twarz robota skonstruowanego w Science University of
jakimi dysponuje jaszczurka. Maszyny b�dą mog"y wy- Tokyo do badał
mechanizmów wyraŻania ekspresji
konywa� proste zadania, takie jak sprzątanie za pomo- i reagowania na nią. Porozumiewanie niewerbalne
cą odkurzacza, Ęcieranie kurzu, dostarczanie paczek (pozas"owne, np. gestami i mimiką) odegra duŻą rol�
i wynoszenie Ęmieci. Sądz�, Że w 2040 roku osiągniemy w kontaktach robotów nast�pnych generacji z ludęmi.
88 �WIAT NAUKI Styczeł
2000
PETER MENZEL
dów neuronów, aby w ciągu minut zdzia"a� to,
co setki neuronów specjalnie po"ączonych i przy-
Zdaniem ekspertów za 10 20 lat
gotowanych do obliczeł
mog"yby wykona�
w ciągu milisekund.
roboty b�dą odkurza� pod"ogi, kosi� traw�
Niewielu ludzi rodzi si� z niezwyk"ymi, wy-
dawa"oby si�, zdolnoĘciami do wykonywania
i odciąŻą nas od innych
obliczeł
w pami�ci. W liczbach bezwzgl�dnych
ich osiągni�cia nie są takie osza"amiające; ci ge-
codziennych, mozolnych prac.
nialni rachmistrze przeprowadzają obliczenia
oko"o 100 razy szybciej niŻ przeci�tna osoba.
nikiem. Podobne pojazdy sterowane automa- Dla porównania: komputery są miliony i miliar-
tycznie, skonstruowane przez badaczy w innych dy razy szybsze.
miejscach w USA i Niemczech, przejecha"y po
autostradach tysiące kilometrów w róŻnorod- Symulacja Żywego mózgu
nych warunkach atmosferycznych i drogowych.
W innych eksperymentach, przeprowadzo- Wyzwaniem dla robotyków jest wykorzysta-
nych w ciągu ostatnich kilku lat, samojezd- nie komputerów uniwersalnych i zaprogramo-
ne roboty bada"y rozk"ad pomieszczeł
biuro- wanie ich tak, aby ich osiągni�cia by"y porów-
wych i manewrowa"y w nich, a komputerowe nywalne z wydajnoĘcią wysoce wyspecjalizowa-
systemy rozpoznawania obrazów lokalizowa"y nego ludzkiego mózgu  niezwykle zoptymali-
obiekty o zróŻnicowanej powierzchni, wyszu- zowanymi zdolnoĘciami postrzegania, odzie-
kując jednoczeĘnie i analizując twarze w czasie dziczonymi po przodkach, i innymi ewolucyj-
rzeczywistym. W tym samym okresie kompute- nie ukszta"towanymi cechami szczególnymi.
ry osobiste wyposaŻono w ulepszone oprogra- Dzisiejsze komputery sterujące robotami są zbyt
mowanie do rozpoznawania tekstów i mowy. s"abe, aby je z powodzeniem zastosowa� w tej
roli. Jednak osiągni�cie przez nie poziomu wy-
Pewien paradoks starczającego do wykonania tego zadania jest
tylko kwestią czasu.
Obecnie jednak komputery ciągle nie mogą W moim stwierdzeniu, Że w koł
cu kompu-
konkurowa� z ludęmi w takich funkcjach, jak tery b�dą zdolne do tego samego rodzaju per-
rozpoznawanie czy nawigacja. Przez wiele lat cepcji, poznania i myĘlenia co ludzie, zawarta
wprawia"o to ekspertów w zak"opotanie, ponie- jest implicite koncepcja, Że powstaną dostatecz-
waŻ komputery są od nas znacznie lepsze w ob- nie zaawansowane i wyrafinowane sztuczne
liczeniach. WyjaĘnienie tego pozornego para- systemy  na przyk"ad elektroniczne  zapro-
doksu opiera si� na fakcie, Że ludzki mózg, jeĘli gramowane do wykonywania tych samych
weęmiemy pod uwag� wszystkie jego funkcje, czynnoĘci co ludzki uk"ad nerwowy, w tym rów-
tak naprawd� nie jest programowalnym, uni- nieŻ mózg. Pogląd ten budzi obecnie kontro-
wersalnym komputerem. (Naukowcy nazywa- wersje w pewnych kr�gach i niektórzy mogą si�
ją go maszyną uniwersalną  prawie wszystkie z nim nie zgadza�.
obecne komputery są takimi maszynami). Podstawowy problem to wątpliwoĘ�, czy
Zrozumienie tego wymaga spojrzenia z per- struktury biologiczne i zachowania wynikają
spektywy ewolucji. Aby przetrwa�, nasi dalecy ca"kowicie z praw fizyki i  co nie mniej waŻne
przodkowie musieli systematycznie wykony-  czy prawa te poddają si� obliczeniom, inny-
wa� dobrze kilka czynnoĘci: znajdowa� poŻy- mi s"owy, czy moŻliwa jest ich symulacja kom-
wienie, ucieka� przed drapieŻnikami, "ączy� si� puterowa. Wed"ug mnie nie ma wystarczają-
w pary, rozmnaŻa� i chroni� potomstwo. Reali- cych danych naukowych, by zanegowa�
zacja tych zadał
zaleŻa"a przede wszystkim od którekolwiek z tych stwierdzeł
. Wr�cz przeciw-
zdolnoĘci mózgu do rozpoznawania i nawigacji. nie, istnieją przekonujące wskazówki, Że oba
Doskonalony przez setki milionów lat ewolucji stwierdzenia są prawdziwe.
mózg sta" si�  komputerem niezwykle z"oŻo- Komputery wykonują czynnoĘci, o których
nym, ale teŻ bardzo wyspecjalizowanym. kiedyĘ sądzono, Że są domeną tkanki nerwowej
OczywiĘcie, zdolnoĘ� wykonywania operacji  czytają, rozpoznają mow�, sterują ramionami
matematycznych nie mia"a znaczenia dla prze- robotów, aby mog"y one "ączy� ciasno dopaso-
trwania. Niemniej, w miar� jak j�zyk zmienia" wane cz�Ęci, pos"ugując si� wirtualnym doty-
ludzką kultur�, przynajmniej ma"e fragmenty kiem, klasyfikują chemikalia za pomocą sztucz-
naszych mózgów przekszta"ci"y si� w pewne- nego zmys"u zapachu i smaku, przeprowadzają
go rodzaju maszyny uniwersalne. Jedną z istot- rozumowania dotyczące abstrakcyjnych zagad-
nych cech takich maszyn jest zdolnoĘ� do reali- nieł
itd. OczywiĘcie, dzisiejszym komputerom
zowania dowolnego zestawu poleceł
, a dzi�ki i robotom daleko do ogromnych moŻliwoĘci
powstaniu j�zyka polecenia takie mog"y by� cz"owieka czy teŻ nawet do zdolnoĘci, którymi
przekazywane i wykonywane. PoniewaŻ jed- obdarzone są zwierz�ta. Wspó"czesne maszyny
nak postrzegamy liczby jako skomplikowane dysponują mocą obliczeniową, która wystarcza
kszta"ty, które zapisujemy lub przeprowadza- jedynie do wykonywania funkcji uk"adu ner-
my na nich inne operacje, to sposób, w jaki je wowego owada. I z tego, co wiem, w prostych
przetwarzamy, jest nieprawdopodobnie dziwny zadaniach roboty w istocie sprawują si� tak jak
i ma"o wydajny. Wykorzystujemy setki miliar- owady.
90 �WIAT NAUKI Styczeł
2000
JESSE EASUDES
Mrówki na przyk"ad potrafią kierowa� si� ĘcieŻ- mochodów, a na si"ach  kolorowych , które po-
kami zapachowymi, ale tracą orientacj�, kiedy wodują "ączenie si� kwarków i gluonów w pro-
w takim Ęladzie pojawiają si� przerwy. �my po- tony i neutrony, skoł
czywszy.
dąŻają Ęladami feromonowymi, a takŻe wykorzy-
stują Ksi�Życ do zachowania orientacji. Podobnie Tkanka nerwowa i obliczenia
wiele dost�pnych dziĘ komercyjnie robotów prze-
mieszcza si� wzd"uŻ przewodów prowadzących, JeŻeli przyjmiemy, Że komputery staną si�
zainstalowanych pod powierzchnią, po której si� w koł
cu wystarczająco pot�Żne, aby symulowa�
poruszają, a cz�Ę� z nich zachowuje orientacj� umys", w naturalny sposób pojawia si� pytanie,
dzi�ki laserom, za pomocą których odczytuje ko- jakie tempo przetwarzania danych jest koniecz-
dy paskowe umieszczone na Ęcianach. ne do uzyskania wydajnoĘci porównywalnej
JeĘli prawdziwe jest moje za"oŻenie, Że zwi�k- z ludzkim mózgiem. Aby wyjaĘni� to zagadnie-
szanie mocy obliczeniowej komputerów dopro- nie, pomyĘla"em o siatkówce oka kr�gowców,
wadzi w koł
cu do moŻliwoĘci umys"owych tych którą poznano tak dobrze, Że moŻe pos"uŻy� za
maszyn na poziomie cz"owieka, moŻemy oczeki- coĘ w rodzaju kamienia z Rosetty  pozwoli to
wa�, Że roboty b�dą si� zbliŻa�, a nast�pnie ko- na porównanie wydajnoĘci uk"adu nerwowego
lejno przekracza� moŻliwoĘci rozmaitych zwie- i komputerów. Wierz�, Że porównując szybkoĘ�,
rząt i w koł
cu ludzi. JeĘli jednak jest b"�dne, z jaką obwody neuronowe w siatkówce prze-
pewnego dnia okaŻe si�, Że istnieją specyficzne twarzają obrazy, z iloĘcią instrukcji na sekun-
zdolnoĘci zwierz�ce lub ludzkie, które wymyka- d�, jakiej potrzebuje komputer, aby osiągną� po-
ją si� implementacji w robotach nawet wtedy, gdy dobny wynik, moŻemy w przybliŻeniu
te mają moc obliczeniową porównywalną z ca- oszacowa� wydajnoĘ� tkanki nerwowej w prze-
"ym mózgiem. By"by to wst�p do podj�cia fascy- twarzaniu informacji  a dalej, przez ekstrapo-
nującego wyzwania naukowego  wyizolowania lacj�, wyznaczy� moc obliczeniową ca"ego ludz- Komputerowe mózgi
i zidentyfikowania takiej podstawowej zdolnoĘci kiego uk"adu nerwowego. robotów trzeciej
mózgu, której brakuje komputerom. Ale nic nie Siatkówka jest tkanką tworzącą b"on�, która generacji b�dą
wskazuje na istnienie takiej luki. wyĘciela wewn�trzną powierzchni� Ęciany ga"- wykonywa� 5 bln
Drugie stwierdzenie, Że prawo fizyczne pod- ki ocznej w jej tylnym odcinku. U cz"owieka ma instrukcji na sekund�
daje si� symulacji komputerowej, jest w coraz gruboĘ� 0.08-0.5 mm i oko"o 2 cm Ęrednicy.  pozwoli im to
wi�kszym stopniu bezdyskusyjne.* Naukowcy Oprócz komórek receptorowych (wzrokowych), dorówna� inteligencją
i inŻynierowie juŻ teraz stworzyli wielką iloĘ� wraŻliwych na bodęce Ęwietlne, znajdują si� ma"pie i wystarczy
uŻytecznych symulacji  o róŻnych poziomach w niej takŻe komórki nerwowe. Tworzą one do wykonywania
abstrakcji i róŻnych stopniach dok"adnoĘci  bar- uk"ady przekszta"cające te bodęce i wykrywa- rutynowych czynnoĘci
dzo wielu zjawisk, począwszy od zderzeł
sa- jące na ich podstawie kontrasty graniczne mi�- domowych.
SPACE CHANNEL/PHILIP SAUNDERS/GORDON CHAPMAN
DoĘwiadczenie w pracy naukowej i w zasto-
sowaniach praktycznych przekonuje mnie, Że
moŻliwoĘci umys"owe ma"ej rybki  oko"o 1000
MIPS  wystarczą, aby w miar� pewnie sterowa�
mobilnymi robotami uŻytkowymi w nie znanym
im otoczeniu, co uczyni je odpowiednimi do prac
na setkach tysi�cy stanowisk przemys"owych,
a takŻe w setkach milionów domów. Zanim po-
wstaną takie urządzenia, up"ynie jeszcze z dzie-
si�� lat; by"y one nieosiągalne przez tak d"ugo
i zainteresowanie robotyką spad"o tak bardzo,
Że obecnie pracuje w tej dziedzinie jedynie kil-
kanaĘcie nieduŻych grup badawczych.
Samojezdne roboty przemys"owe  najinteli-
gentniejsze ze zbudowanych do tej pory, cho�
ich moŻliwoĘci rz�du 10 MIPS ledwie pozwala-
ją na dorównanie owadom  znalaz"y niewiele
zastosował
. Zaledwie 10 tys. takich robotów
pracuje na ca"ym Ęwiecie i firmy, które je pro-
dukują, walczą o przetrwanie lub juŻ upad"y.
(Producentom automatycznych manipulatorów
wiedzie si� niewiele lepiej.) Najwi�ksza grupa
ruchomych robotów przemys"owych, znanych
jako AGV (Automatic Guided Vehicles  pojaz-
Robot-taksówka rozwozi dzy jasnymi a ciemnymi fragmentami obrazu, dy sterowane automatycznie), s"uŻy do trans-
pasaŻerów po okreĘlonych a takŻe ruchy. KaŻdy z tych uk"adów  a jest ich portu materia"ów w fabrykach i magazynach.
trasach  informacji blisko milion  przetwarza docierające do niego Wi�kszoĘ� z nich porusza si� wzd"uŻ umiesz-
o po"oŻeniu pojazdu bodęce przeci�tnie 10 razy na sekund�. Ma tak- czonych pod powierzchnią przewodów, wysy-
dostarczają magnesy Że w"asne w"ókno w nerwie wzrokowym, któ- "ających sygna"y  wykrywają koł
ce i punkty
wbudowane w rym przesy"a wyniki swej pracy do mózgu. kolizyjne za pomocą prze"ączników (technik�
pokrywające jezdni� Z wieloletniego doĘwiadczenia w pracy nad uk"a- t� opracowano w latach szeĘ�dziesiątych).
kostki. Mikrobus dami automatycznego rozpoznawania obrazów Instalacja pod betonową pod"ogą przewodów
zbudowa"a firma Frog wiem, Że wykrywanie kontrastów granicznych i ru- kierujących kosztuje setki tysi�cy dolarów i tra-
(akronim od  free
chu za pomocą efektywnego oprogramowania wy- sy są wtedy sta"e. To sprawia, Że stosowanie ta-
ranging on gird )
maga zrealizowania przynajmniej 100 instrukcji kich robotów jest op"acalne jedynie w przypad-
z Utrechtu w Holandii.
komputerowych. Tak wi�c osiągni�cie 10 mln ope- ku duŻych fabryk o wyjątkowo ustabilizowanej
racji detekcji na sekund�, wykonywanych przez strukturze i produkcji. Roboty, których powsta-
siatkówk�, wymaga przynajmniej 1000 MIPS. nie moŻliwe by"o dzi�ki upowszechnieniu si�
Ca"y ludzki mózg ma oko"o 75 tys. razy wi�k- w latach osiemdziesiątych mikroprocesorów,
szą mas� niŻ 0.02 g uk"adu przetwarzania w siat- kierują si� mniej wyraęnymi sygna"ami  na
kówce, co oznacza, Że emulacja ludzkiego mó- przyk"ad wzorami, jakie u"oŻone są z p"ytek na
zgu o masie 1500 g wymaga� b�dzie oko"o 100 pod"odze  i wykorzystują ultradęwi�ki oraz
mln MIPS (100 bln instrukcji na sekund�). Do- czujniki podczerwieni, aby okreĘli� w"aĘciwy
mowe komputery roku 1999 są lepsze od niektó- sposób obejĘcia napotykanych przeszkód.
rych owadów, ale przegrywają z ludzką siatków- Najbardziej zaawansowane ruchome roboty
ką, a takŻe z mózgiem z"otej rybki, mającym mas� przemys"owe, powstające od koł
ca lat osiemdzie-
0.1 g. Typowy pecet musia"by by� przynajmniej siątych, zachowują orientacj� dzi�ki specjalnym
milion razy sprawniejszy, aby osiągną� wydaj- znakom  na przyk"ad kodom paskowym odczy-
noĘ� zbliŻoną do ludzkiego mózgu. tywanym za pomocą lasera  i trwa"ym elementom
otoczenia, takim jak Ęciany, naroŻa i drzwi. Kosz-
MoŻliwoĘci umys"owe a uŻytecznoĘ� towne uk"adanie przewodów kierujących zastą-
piono specjalnie zaprojektowanym oprogramo-
Cho� dla ekspertów z dziedziny sztucznej in- waniem, dostrajanym do kaŻdego segmentu trasy
teligencji dane te nie brzmią zach�cająco, to ten robota. Ma"e firmy, które opracowa"y roboty, zna-
pot�Żny rozziew mi�dzy moŻliwoĘciami a po- laz"y w przemyĘle wielu klientów, chcących zauto-
trzebami nie oznacza, Że stworzenie sztucznego matyzowa� transport, czyszczenie pod"óg, kon-
mózgu podobnego do ludzkiego jest nieosiągal- trol� bezpieczeł
stwa i inne rutynowe czynnoĘci.
ne. Moc obliczeniowa dost�pna za okreĘloną ce- Niestety, wi�kszoĘ� potencjalnych nabywców stra-
n� podwaja"a si� co rok w latach dziewi��dzie- ci"a zainteresowanie, kiedy si� zorientowa"a, Że
siątych (w latach osiemdziesiątych podwaja"a si� instalacja i zmiany trasy wymagają czasoch"onnej
co 18 miesi�cy, a jeszcze wczeĘniej co dwa lata). i kosztownej pracy wyspecjalizowanych programi-
Przy obecnym tempie potrzeba jedynie 30 lub 40 stów, których czasami trudno znaleę�. Tak wi�c
lat, aby wyrówna� t� milionową róŻnic�. W isto- udane pod wzgl�dem technicznym roboty ponio-
cie sytuacja jest jeszcze lepsza, poniewaŻ uŻytecz- s"y kl�sk� na rynku maszyn.
ne roboty nie muszą wykazywa� zdolnoĘci umy- PoraŻka ta pokaza"a jednak, jakie czynniki wa-
s"owych na miar� cz"owieka. runkują sukces. Po pierwsze, maszyny przezna-
92 �WIAT NAUKI Styczeł
2000
FROG NATIONAL SYSTEMS
czone do wykonywania róŻnych zadał
muszą
mie� rozsądną cen�. Na szcz�Ęcie istniejące juŻ
Zapytany o Ęwiece na stole
urządzenia  roboty typu AGV, podnoĘniki wi-
d"owe, roboty czyszczące pod"ogi i inne maszy- robot trzeciej generacji by� moŻe
ny przemys"owe zaprojektowane tak, aby kiero-
odpowie, Że umieĘci" je tam,
wa" nimi cz"owiek, lub przewidziane do
poruszania si� wzd"uŻ przewodów prowadzą-
poniewaŻ jego pan lubi
cych  moŻna zaadaptowa� do dzia"ania autono-
kolacje przy Ęwiecach, a on chce
micznego. Po drugie przy uruchamianiu robota
lub zmianie charakteru wykonywanych przez
sprawi� mu przyjemno�.
niego czynnoĘci klient nie powinien by� zmuszo-
ny do wzywania specjalistów. Mycie pod"óg i in-
ne przyziemne prace nie mogą by� obciąŻone z ich nadmiarowoĘci i gromadziliĘmy dane staty-
kosztami, czasem pracy i dost�pnoĘcią fachow- styczne o stanie kaŻdej komórki w kracie repre-
ców od instalacji. Po trzecie, roboty muszą praco- zentującej otoczenie. Dawa"o to dobre rezultaty
wa� niezawodnie przynajmniej przez szeĘ� mie- w przypadku dwóch wymiarów i pos"uŻy"o do
si�cy, zanim natrafią na problem lub sytuacj�, sterowania wieloma opisanymi robotami.
wymagającą czasowego wy"ączenia z pracy w ce- Mapy trójwymiarowe 1000 razy pe"niejsze,
lu przeprogramowania czy teŻ innych zmian. od których oczekiwano, Że b�dą znacznie lep-
Klienci nagminnie rezygnowali z robotów, które sze, przez wiele lat pozostawa"y poza zasi�giem
po miesiącu bezb"�dnego dzia"ania blokowa"y dost�pnych mocy obliczeniowych. W 1992 ro-
si� w naroŻach, traci"y orientacj� i b"ądzi"y, prze- ku wykorzystaliĘmy w"asnoĘci skalowania i in- Skonstruowanie P3
wraca"y si� o nogi pracowników lub spada"y ze ne sztuczki, aby stokrotnie zredukowa� trud- w Honda Motors of Japan
schodów. Jednak po pó" roku roboty zapracowy- noĘci tworzenia map trójwymiarowych. Mamy  obecnie najbardziej
wa"y sobie na dzieł
 zwolnienia lekarskiego . obecnie eksperymentalny program, który two- zaawansowanego
Niektóre funkcjonowa"y bezb"�dnie przez la- rzy map� ca"ej obj�toĘci pokoju z rozdzielczo- technicznie robota
ta, udoskonalane przez proces iteracyjny, w któ- Ęcią rz�du centymetra na podstawie tysi�cy po- autonomicznego 
rym usuwano stopniowo przyczyny najcz�st- miarów, dokonanych za pomocą kamer ste- poch"on�"o kilka mln
szych awarii (to z kolei ukazywa"o rzadziej reoskopowych. Przy 1000 MIPS program ten dolarów. Podstawową
spotykane problemy, rozwiązywane w nast�p- przetwarza jeden obraz na sekund�, co wystar- umiej�tnoĘcią P3 jest
nej kolejnoĘci). Niestety, taką niezawodnoĘ� osią- cza do powolnego przemieszczania si� robota zarówno chodzenie po
gni�to jedynie w przypadku sztywno ustalo- wewnątrz pomieszczenia. p"askim pod"oŻu lub
nych tras. Owadopodobne 10 MIPS akurat pochylni, jak teŻ
wystarcza, aby odnaleę� kilka wybranych zna- Robot, wersja 1.0 wchodzenie i schodzenie
ków orientacyjnych na kaŻdym odcinku trasy ze schodów. Akumulatory
robota. Takie roboty "atwo tracą orientacj� w wy- Moc obliczeniowa rz�du 1000 MIPS dopiero wystarczają niestety
niku niewielkich zmian, takich jak przesuni�te teraz zaczyna si� pojawia� w wysokiej klasy mi- na zaledwie 25-minutowy
kody paskowe czy zablokowane korytarze. krokomputerach. Za kilka lat dysponowa� nią b�- spacer.
(Przypominają w tym mrówki zepchni�te ze
ĘcieŻki zapachowej czy �m�, która pomyli"a la-
tarni� uliczną z Ksi�Życem.)
Zmys" przestrzenny
Roboty, które same wytyczają tras�, skonstru-
owano w po"owie lat dziewi��dziesiątych, kie-
dy to mikroprocesory osiągn�"y 100 MIPS. Wi�k-
szoĘ� z nich okreĘla swoje po"oŻenie i kieruje
ruchem za pomocą dwuwymiarowych map, two-
rzonych przez skanowanie otoczenia sonarem
lub dalmierzem laserowym. Najlepsze potrafią
manewrowa� po korytarzach biur przez kilka
dni bez utraty orientacji. OczywiĘcie, ciągle dale-
ko im do spe"nienia kryterium masowej stoso-
walnoĘci  szeĘciu miesi�cy pracy. Zbyt cz�sto
róŻne miejsca na niezbyt dok"adnych mapach
wyglądają podobnie. I odwrotnie, te same miej-
sca, ale skanowane z róŻnej wysokoĘci, wyglą-
dają inaczej. RównieŻ ma"e przeszkody czy nie-
typowe nierównoĘci nie zostają dostrzeŻone. Ale
czujniki, komputery i konstrukcje techniczne są
ciągle udoskonalane i sukces jest blisko.
W tym wyĘcigu bierze równieŻ udzia" moje ma-
"e laboratorium. W latach osiemdziesiątych zna-
leęliĘmy sposób na tworzenie wiarygodnych map,
nawet gdy dane by"y zak"ócone  korzystaliĘmy
PETER MENZEL
 Wzrok robotów dą laptopy i podobne mniejsze oraz tał
sze kom- Po zapoznaniu si� z miejscem wykonywania
przekszta"ca podstawowe putery. Aby si� na to przygotowa�, rozpocz�li- zadania pojazdy te b�dą  rozumie� zmienia-
elementy otoczenia na Ęmy ostatnio intensywny trzyletni program ba- jące si� wokó" otoczenie wystarczająco dobrze,
map� wykorzystywaną dawczy, mający na celu opracowanie prototypu aby pracowa� przynajmniej przez szeĘ� miesi�-
do nawigacji. Najnowsze urządzenia komercyjnego opartego na tego typu cy bez pope"niania b"�dów, powodujących unie-
systemy tworzą mapy komputerze. Planujemy zautomatyzowanie pro- ruchomienie. 10 tys. AGV, 100 tys. maszyn
trójwymiarowe, cesów uczenia si�, aby zoptymalizowa� setki pa- czyszczących i przypuszczalnie milion wózków
pozwalające rozróŻnia�
rametrów, regulujących wzgl�dną wag� róŻnych wid"owych to kandydaci do modernizacji, a ro-
obiekty o wymiarach
danych, i napisa� programy do znajdowania na botyzacja moŻe znacznie powi�kszy� ich rynek.
rz�du cm. Mapa pokazana
trójwymiarowych mapach wolnych przejĘ�, róŻ-
na rysunku z prawej
nych miejsc, pod"óg, Ęcian, drzwi i innych przed- Rzut oka w przysz"oĘ�
powsta"a w wyniku
miotów. Przetestujemy takŻe programy, które or-
obróbki 20 obrazów
ganizują podstawowe umiej�tnoĘci w zdolnoĘ� Dochody i doĘwiadczenie uzyskane dzi�ki
stereoskopowych.
wykonywania szerszych zadał
, takich jak dostar- robotom przemys"owym zdolnym do orienta-
czanie przesy"ek, czyszczenie pod"óg i nadzór. cji w przestrzeni przygotują pole dla inteligent-
Początkowo platformą doĘwiadczalną b�dzie niejszych i zarazem tał
szych (1 tys. dolarów za-
niewielki ruchomy robot wyposaŻony w duŻą miast 10 tys.) urządzeł
powszechnego uŻytku,
liczb� kamer. Jego inteligencj� wytworzą dwa najpierw prawdopodobnie ma"ych robotów od-
komputery: laptop iBook firmy Apple, zamon- kurzających, które automatyczne uczą si� po-
towany w robocie, i komputer o mocy oblicze- rusza� po mieszkaniu, badają wolne pokoje
niowej 1000 MIPS, oparty na G4 firmy Apple, i sprzątają, gdy jest to potrzebne. WyobraŻam
poza robotem, komunikujący si� z laptopem "ą- sobie urządzenie tak ma"e, Że zmieĘci si� pod
czem bezprzewodowym. Maleł
kie masowo pro- niektórymi meblami, z nisko osadzoną wysu-
dukowane mikrouk"ady, zawierające kamery waną szczotką, które powraca do swojego stano-
cyfrowe, wydają si� najtał
szym sposobem na wiska, by do"adowa� akumulatory i opróŻni�
dokonanie milionów pomiarów, niezb�dnych pojemnik z kurzu. Na takie urządzenia moŻe
do tworzenia map o duŻej rozdzielczoĘci. powsta� prawdziwy masowy rynek.
Pierwszym produktem o wartoĘci rynkowej, Sukces handlowy wywo"a rywalizacj� i przy-
jaki planujemy skonstruowa�, b�dzie  g"owica spieszy inwestycje w wytwarzanie, projektowa-
nawigacyjna o rozmiarach pi"ki do koszyków- nie i badania. Roboty odkurzające powinny przy-
ki. B�dziemy ją wykorzystywa� do moderniza- czyni� si� do powstania bardziej inteligentnych
cji istniejących pojazdów przemys"owych. G"o- robotów czyszczących, wyposaŻonych w ramio-
wica wyposaŻona zostanie w duŻą liczb� na do odkurzania, szorowania i podnoszenia. Po
stereoskopowych kamer, oryginalne oprogra- nich pojawi"yby si� wi�ksze, wielofunkcyjne ro-
mowanie do wykonywania map, rozpoznawa- boty uŻytkowe z mocniejszymi, sprawniejszymi
nia i sterowania, dodatkowy program odpowia- ramionami i lepszymi czujnikami. Dla maszyn
dający jej specyficznemu zastosowaniu (takiemu tych napisane zostaną programy, umoŻliwiają-
jak np. czyszczenie pod"óg), sprz�towe pod"ą- ce robienie porządków, przechowywanie, odzy-
czenie do ęród"a zasilania oraz zespó" przyrzą- skiwanie i dostarczanie rzeczy, przeprowadza-
dów do sterowania i czujniki. Pojazdy z tą g"o- nie inwentaryzacji, pilnowanie domów,
wicą, zaprogramowane do transportowania lub otwieranie drzwi, koszenie trawników, granie na
patrolowania, moŻna b�dzie uczy� poruszania przyk"ad w tenisa itd. Nowe zastosowania po-
si� po nowych trasach, po prostu raz je po nich wi�kszą rynek i spowodują dalsze ulepszenia
przeprowadzając. Robotom, zaprojektowanym w przypadkach, kiedy roboty wykazywa� b�dą
do czyszczenia pod"óg, pokazywano by grani- niewystarczającą czujnoĘ�, precyzj�, si"�, zasi�g,
ce obszaru, na którym mają pracowa�. zwinnoĘ�, umiej�tnoĘ� lub zdolnoĘ� przetwarza-
94 �WIAT NAUKI Styczeł
2000
HANS MORAVEC
nia danych. MoŻliwoĘci robotów, liczba sprze- domoĘci. Zapytany, dlaczego na stole znajdują
danych egzemplarzy, jakoĘ� projektów i produk- si� Ęwiece, robot trzeciej generacji odwo"a si�
cji oraz op"acalnoĘ� b�dą rosną�, spiralnie wzmac- do swojej symulacji domu, w"aĘciciela oraz sa-
niając si� nawzajem. Przypuszczalnie oko"o 2010 mego siebie i odpowie, Że umieĘci" je tam, ponie-
roku proces ten doprowadzi do powstania pierw- waŻ jego pan lubi kolacje przy Ęwietle Ęwiec,
szych  robotów uniwersalnych o duŻych umie- a on chce sprawi� mu przyjemnoĘ�. Kolejne py-
j�tnoĘciach i wielkoĘci cz"owieka, ale z jaszczur- tania ujawnią dalsze szczegó"y tego prostego
czymi umys"ami o mocy 5 tys. MIPS, które wewn�trznego Życia umys"owego ograniczone-
b�dziemy programowa� do wykonywania go jedynie do konkretnych sytuacji i osób, znaj-
wszystkich praktycznie zadał
. dujących si� w obszarze dzia"ania robota.
Niczym gady, które posiadają odpowiednie Uniwersalne roboty czwartej generacji z mo-
umiej�tnoĘci, ale kierują si� instynktem, roboty cą obliczeniową rz�du 100 mln MIPS, co odpo-
uniwersalne pierwszej generacji b�dą radzi"y so- wiada moŻliwoĘciom cz"owieka, zdolne b�dą
bie tylko z tymi nieoczekiwanymi sytuacjami, do abstrahowania i uogólnieł
. Powstaną one
które uwzgl�dniono w ich oprogramowaniu. Nie- w wyniku wyposaŻenia maszyn trzeciej gene-
zdolne do adaptowania si� do zmiennych oko- racji w pot�Żne programy do przeprowadzania
licznoĘci, cz�sto zachowywa� si� b�dą ma"o efek- rozumował
. Programy te b�dą bardzo wyrafi-
tywnie lub nie zareagują wcale. Ciągle jednak nowanymi nast�pcami dzisiejszych programów
czeka na nie tyle pracy fizycznej w biurach i skle- do dowodzenia twierdzeł
i systemów eksperto-
pach, na ulicach, polach i w domach, Że roboty- wych, które naĘladują ludzkie rozumowanie
ka moŻe zaczą� przewaŻa� pod wzgl�dem han- w celu stawiania diagnoz medycznych, uk"ada-
dlowym nad czystą technologią informatyczną. nia planów podróŻy, podejmowania decyzji fi-
Druga generacja robotów uniwersalnych nansowych, konfigurowania systemów kompu-
z moŻliwoĘciami rz�du 100 tys. MIPS, co odpo- terowych, analizowania danych sejsmicznych,
wiada umys"owi myszy, b�dzie mog"a przysto- by zlokalizowa� z"oŻa ropy naftowej itd.
sowywa� si� do sytuacji, a nawet da si� ją szko- W"aĘciwie wykszta"cone roboty czwartej ge-
li�. Oprócz programów aplikacyjnych roboty te neracji posiądą ogromne moŻliwoĘci. Sądz�, Że
O AUTORZE
otrzymają zestaw programistycznych  modu- w gruncie rzeczy przerosną nas w wielu dzie-
"ów kszta"tujących , które w okolicznoĘciach dzinach aktywnoĘci zarówno fizycznej, jak i psy-
okreĘlonych a priori wysy"a� b�dą pozytywne chicznej. Niewątpliwie twory takie doprowa-
lub negatywne sygna"y, wspomagające szkole- dzą do fundamentalnych przemian naszego
nie maszyny. Na przyk"ad szybkie wykonywa- spo"eczeł
stwa. Pojawią si� firmy dzia"ające bez
nie zadał
i utrzymywanie akumulatorów w sta- udzia"u cz"owieka. Ludziom przypadną kluczo-
nie na"adowanym wyzwoli bodziec pozytywny; we role ustanawiania pogmatwanych i z"oŻo-
uderzanie zaĘ lub niszczenie czegoĘ  sygna" ne- nych regu" i zasad zbiorowego zachowania.
gatywny. B�dzie wiele alternatywnych sposo- W rezultacie nasi potomkowie przestaną pra-
bów na osiągni�cie kaŻdego etapu realizacji da- cowa� w takim sensie, jak my to rozumiemy.
nej aplikacji, od bardzo szczegó"owych (chwy� Dni b�dą im up"ywa� na zaj�ciach grupowych
za rączk� od góry lub od do"u) do ogólnych (pra- i dzia"alnoĘci spo"ecznej, spotkaniach towarzy-
cuj na dworze lub w domu). W miar� jak zada- skich, dyskusjach, uprawianiu sztuki  prawie
nia b�dą powtarzane, alternatywy, które wy- tak jak dzisiaj bogaczom czy wiodącym dostat-
wo"a"y pozytywne sygna"y wzmacniające, b�dą nie Życie emerytom.
faworyzowane, a te z negatywnymi rezultata- Droga, którą nakreĘli"em, odpowiada z grub-
mi unikane. Stopniowo roboty drugiej generacji sza ewolucji ludzkiej inteligencji, ale w tempie
zaczną pracowa� coraz lepiej. 10 mln razy szybszym. MoŻna si� zatem spodzie-
HANS MORAVEC kieruje
Moc obliczeniowa rz�du 5 mln MIPS, odpo- wa�, Że inteligencja robotów przewyŻszy naszą pracami badawczymi
w Instytucie Robotyki w
wiadająca moŻliwoĘciom ma"py, pozwoli robo- znacznie wczeĘniej niŻ w 2050 roku. A to moŻe
Carnegie Mellon University.
tom trzeciej generacji szybko uczy� si� na pod- oznacza�, Że to nie my, lecz nasi sztuczni potom-
W swoim 40-letnim dorobku
stawie �wiczeł
umys"owych w symulacjach, kowie  masowo produkowane, dobrze wyedu- ma osiem samojezdnych
robotów: pierwszego z nich
modelujących czynniki fizyczne, kulturowe kowane roboty-naukowcy, pracujące pilnie, ta-
 twór z puszek cynowych,
i psychologiczne. W"asnoĘci fizyczne to m.in. nio, szybko, wytrwale i coraz efektywniej odkryją
baterii, Żarówek i silnika
kszta"t, ci�Żar, wytrzyma"oĘ�, struktura i wy- to, co jest w nauce do odkrycia i to jeszcze przed  skonstruowa" w wieku
10 lat. Obecnie koncentruje
gląd rzeczy oraz sposób obchodzenia si� z ni- 2050 rokiem!
si� na wyposaŻaniu robotów
T"umaczy"
mi. Aspekty kulturowe to na przyk"ad nazwa
w zdolnoĘci okreĘlania
Piotr Rączka
rzeczy, jej warto�, odpowiednie umiejscowienie
po"oŻenia i poruszania si�
w pomieszczeniu na
i sposób uŻycia. Czynniki psychologiczne, odno- * Autor najwyraęniej pomija trudnoĘci, na jakie natrafiamy
na przyk"ad przy symulacji komputerowej uk"adów mecha- podstawie trójwymiarowego
szące si� zarówno do robotów, jak i do ludzi, to
nicznych o zachowaniu chaotycznym (przyp. t"um.). rozpoznawania otoczenia.
cele, przekonania, uczucia i preferencje. Projek-
towanie symulatorów stanie si� ogromnym
LITERATURA UZUPE�NIAJŃCA
przedsi�wzi�ciem, które wymaga� b�dzie udzia-
"u tysi�cy programistów i uczących si� robotów.
VEHICLES: EXPERIMENTS IN SYNTHETIC PSYCHOLOGY. Valentino Braitenberg; MIT Press,
Symulacje b�dą Ęledzi� zewn�trzne wydarzenia
1984.
i dostraja� swoje modele w celu utrzymania ich AI: THE TUMULTUOUS HISTORY OF THE SEARCH FOR ARTIFICIAL INTELLIGENCE. Daniel Cre-
vier; Basic Books, 1993.
zgodnoĘci z rzeczywistoĘcią. Dzi�ki temu robot
ROBOT: MERE MACHINE TO TRANSCENDENT MIND. Hans Moravec; Oxford University Press,
b�dzie móg" posiąĘ� jakąĘ umiej�tnoĘ� przez na-
1999.
Ęladowanie i wykazywa� pewien rodzaj Ęwia-
�WIAT NAUKI Styczeł
2000 95
PETER MENZEL