Vari dispositivi automatici occupano un posto così importante nella vita umana che è quasi impossibile immaginare la civiltà moderna senza di essi. Tuttavia, la storia della robotica è molto lunga, le persone hanno imparato a creare varie macchine per quasi tutta la loro storia. Certo, le macchine antiche non possono essere paragonate a quelle moderne, erano piuttosto le loro somiglianze. Tuttavia, dimostrano che l'idea di creare macchine, in particolare l'imitazione artificiale dell'uomo, può essere fatta risalire agli strati più antichi della storia umana.
L'aspetto della parola "robot"
Questa parola è stata coniata dal famoso scrittore ceco Karel Capek. Ha usato il termine per la prima volta nel titolo della sua commedia del 1920 Rossum's Universal Robots. Tuttavia, non può essere considerato l'autore della parola "robot", deriva solo dal ceco robota, che significa solo "lavoro". Secondo lo stesso scrittore, suo fratello Joseph ha offerto la parola, mentre lo stesso Capek non poteva decidere come nominare i suoi personaggi.
La trama della commedia di Čapek per moltiSembrerà familiare: all'inizio, le persone sfruttano i loro servitori meccanici in vari lavori difficili, poi si ribellano e, a loro volta, schiavizzano le persone.
Nel senso moderno, un "robot" è un dispositivo meccanico che opera secondo un determinato programma da solo, senza l'aiuto umano.
Il concetto di robotica e le sue leggi
Nel 1941, le famose leggi della robotica di Isaac Asimov furono formulate nella storia "The Liar", che sono progettate per regolare il comportamento di queste macchine.
- Un robot non può infliggere danni a una persona o, con la sua inazione, consentire che questo danno venga inflitto.
- Un robot deve obbedire a un essere umano purché non vada contro la prima legge.
- Un robot può difendersi fintanto che non contraddice le prime due leggi.
In seguito, partendo da queste leggi, lo stesso Asimov e altri autori hanno creato un enorme strato di opere dedicate al rapporto tra persone e macchine.
Azimov ha introdotto il concetto di "robotica". La parola, un tempo usata in una storia fantasy, è oggi il nome di una branca scientifica seria, impegnata nello sviluppo e nella costruzione di vari meccanismi, automazione dei processi, ecc.
Macchine del mondo antico
La storia della robotica affonda le sue radici nell'antichità. Alcuni tipi di robot furono inventati nell'antico Egitto più di quattromila anni fa, quando i sacerdoti si nascondevano all'interno delle statue degli dei e parlavano con le persone da lì. Allo stesso tempo, le mani delle statue si muovevano eteste.
Se dai libero sfogo alla tua immaginazione, puoi trovare riferimenti ai robot, ad esempio, nei miti dell'antica Grecia. Anche Omero menziona i servitori meccanici che l'antico dio greco Efesto creò per sé, il gigante Talos, creato da lui in bronzo per proteggere Creta dal nemico. Platone racconta dello scienziato Archita di Taranto, che creò una colomba artificiale in grado di volare.
Archimede nel 3° secolo aC avrebbe realizzato un apparato che ricorda molto un planetario moderno: una sfera trasparente mossa dall'acqua, che mostrava il movimento di tutti i corpi celesti conosciuti a quel tempo.
Nel Medioevo, le persone iniziarono a creare vere macchine capaci di fare molte cose interessanti. Anche i tentativi di creare le prime macchine umanoidi appartengono al Medioevo.
Alberto il Grande, un famoso alchimista del 13° secolo, creò un androide che fungeva da guardiano, aprendo la porta per bussare e inchinarsi agli ospiti (un androide è un robot che copia una persona nell'aspetto e nel comportamento). Ha anche progettato un meccanismo in grado di parlare con una voce umana, la cosiddetta testa parlante.
Chi è stato il primo a creare un robot?
Il progetto del primo robot, di cui sono state conservate informazioni affidabili, è stato ideato da Leonardo da Vinci. Era un androide che sembrava un cavaliere in armatura. Secondo i disegni di Leonardo, poteva muovere le braccia e la testa. Resta la domanda sul perché il famoso inventore non abbia dotato il suo cavaliere della capacità di muovere le gambe, ad es. camminare. Forse lo considerava un problema tecnicamente difficile (cheè del tutto vero). Oppure si presumeva che il cavaliere dovesse cavalcare e che la mobilità delle gambe non fosse necessaria per lui.
Non si sa con certezza se da Vinci sia riuscito a costruire il suo "terminatore", ma progettò un robot leone che, quando apparve il re, gli strappò il petto con gli artigli, mostrando lo stemma della Francia nascosto in esso.
Leonardo aveva anche idee sull'interazione dei meccanismi con gli organi umani, ovvero già a cavallo tra XV e XVI secolo anticipava lo sviluppo moderno delle protesi controllate direttamente dal sistema nervoso umano.
Musicisti meccanici e motori ambulanti
Durante il XVI secolo, in Europa furono creati molti dispositivi, principalmente utilizzando meccanismi di carica (orologio). Ad esempio, in Germania sono state realizzate una mosca artificiale e un'aquila in grado di volare, e in Italia una donna robot che suonava il liuto.
Durante il XVII secolo, gli europei svilupparono e migliorarono le prime "calcolatrici" meccaniche. All'inizio possono solo aggiungere e sottrarre, ma alla fine del secolo sono già in grado di dividere e moltiplicare.
Questo momento può essere considerato un punto di svolta nella storia della robotica, poiché in parallelo iniziano a svilupparsi due rami della conoscenza, che in futuro verranno utilizzati per creare robot moderni:
- sviluppo di macchine che imitano e sostituiscono una persona e le sue azioni;
- creazione di dispositivi progettati per memorizzare ed elaborare informazioni.
In parallelo, meccanicodispositivi umanoidi in grado di suonare strumenti musicali, scrivere e disegnare.
L'inizio del 19° secolo fu segnato dall'inizio dell'"amicizia" delle persone con l'elettricità. Comincia a diffondersi rapidamente e penetrare in molte sfere dell'attività umana. Allo stesso tempo, furono migliorati vari computer meccanici e macchine analitiche, furono inventati il telefono e il telegrafo.
Sono note storie di varie macchine umanoidi presumibilmente inventate e utilizzate negli Stati Uniti durante il 19° secolo:
- nel 1865, il progettista Johnny Brainard creò il cosiddetto uomo del vapore, che fu imbrigliato a un carro invece che a un cavallo. Era, infatti, una locomotiva che sembrava una persona (solo molto più grande). Doveva essere costantemente "annegato", ed era controllato, come un cavallo, dalle redini. Si diceva che potesse "camminare" a velocità fino a 50 km/h.
- Dopo un po', Frank Reid sta già testando un "uomo elettrico", ma si sa poco di questa invenzione.
- Nel 1893, Archie Campion introdusse un modello di soldato artificiale a vapore chiamato Boilerplate, che sarebbe stato usato ripetutamente nella pratica, cioè nelle battaglie.
Tutte queste informazioni sono interessanti, ma sollevano alcuni dubbi, perché, nonostante le caratteristiche apparentemente eccezionali, questi prodotti non sono mai entrati in produzione di massa, a differenza delle locomotive a vapore, dei piroscafi e così via. Molto probabilmente, esistevano solo sotto forma di prototipi e non hanno mai trovato la loro applicazione,essendo, infatti, giocattoli per adulti.
Il 20° secolo è il periodo d'oro della robotica
Nel 20° secolo, la storia della robotica entra nella sua fase finale, che ha portato alla creazione di quei robot che l'umanità conosce ora.
Vengono fatte scoperte nel campo dell'elettronica, compaiono diodi e triodi. I primi computer a valvole vengono prima sviluppati in teoria e poi implementati.
Allo stesso tempo, viene creato il primo robot umanoide elettronico, controllato a distanza, in grado di muoversi e parlare. Poi arriva un cane elettronico che reagisce alla luce e può abbaiare.
Entro la fine del primo terzo del 20° secolo, gli androidi radiocomandati stanno imparando a parlare al telefono, a camminare, persino a recitare in una mostra, a fumare sigarette e così via. In quel momento, molti pensavano già che non fosse rimasto molto e che i robot avrebbero sostituito le persone. Tuttavia, in seguito diventa chiaro che non sarà possibile utilizzare gli androidi dell'epoca per alcun tipo di lavoro a causa dell'insufficiente sviluppo delle tecnologie in quel momento.
Ma queste scoperte non fermano gli inventori: gli androidi hanno continuato ad apparire e sono ancora in fase di sviluppo.
Negli anni '40-'50, il miglioramento dell'elettronica, dei computer e della programmazione informatica continua, appare il concetto di "intelligenza artificiale", dopo di che c'è un s alto significativo nello sviluppo della robotica, i robot iniziano a "diventare intelligenti " velocemente.
Finalmente, dall'inizio degli anni '60, il sogno dell'umanità inizia a realizzarsi: le macchine iniziano a sostituire le persone con persone pesanti, pericolose elavori poco interessanti. Appaiono i primi manipolatori robotici di tipo moderno. In primo luogo, eseguono solo le operazioni più scomode per un essere umano, quindi vengono create linee di montaggio automatiche.
Nel tempo, inizia la mania delle persone con i robot. Vengono aperti molti circoli e scuole di robotica per bambini, vengono prodotti vari giocattoli educativi e costruttori. Anche l'industria dell'intrattenimento non si fa da parte: nel 1986 è stata rilasciata la prima parte del film "Terminator", che ha fatto scalpore in tutto il mondo.
Robotica domestica
La storia della robotica in Russia, così come in Europa, ha più di un secolo. Da qualche tempo, gli scienziati russi stanno al passo con le loro controparti europee nella progettazione di vari automi: nell'ultimo terzo del 18° secolo fu creata in Russia una macchina informatica chiamata macchina Jacobson e nel 1790 Ivan Petrovich Kulibin creò il suo famoso orologio “a uovo”. In esse sono state incorporate diverse figure umane, che hanno eseguito determinate azioni, l'orologio ha anche suonato un inno e altre melodie.
Sono stati gli scienziati russi a fare diverse scoperte significative nella storia della robotica. Semyon Nikolayevich Korsakov ha gettato le basi dell'informatica nel 1832. Ha sviluppato diverse macchine in grado di eseguire calcoli intelligenti utilizzando schede perforate per programmarli.
Boris Semenovich Jacobi nel 1838 inventò e sperimentò il primo motore elettrico, il cui progetto fondamentale è ancora attuale. Jacobi,dopo averlo installato su una barca, fece una passeggiata lungo la Neva con il suo aiuto.
L'accademico PL ChebyshevNel 1878 presentò il primo prototipo di un veicolo a piedi: un'auto a piedi.
M. A. Bonch-Bruevich ha inventato il grilletto nel 1918, grazie al quale è diventata possibile la creazione dei primi computer, e poco dopo V. K. Zworykin ha mostrato un tubo elettronico che ha dato origine alla televisione.
Il primo computer compare in URSS nel 1948, e già nel 1950 viene lanciata la MESM (piccola macchina calcolatrice elettronica), all'epoca la più veloce d'Europa.
Ufficialmente, la storia della robotica in Russia può essere contata dal 1971. Quindi è stato creato il dipartimento di robotica speciale e meccatronica presso la Bauman Moscow Higher Technical School, guidato dall'accademico E. P. Popov. Divenne il fondatore della scuola nazionale di robotica ingegneristica.
La scienza domestica competeva adeguatamente con quella straniera. Nel 1974, un computer sovietico divenne il campione del mondo in un torneo di scacchi tra macchine. E il supercomputer Elbrus-3, creato nel 1994, era due volte più veloce del più potente computer americano dell'epoca. Tuttavia, non è stato messo in produzione in serie, forse a causa della difficile situazione nel paese in quel momento.
Cosmonauti automatici russi
Ufficialmente, l'inizio della robotica in Russia risale al 1971. Fu allora che fu ufficialmente riconosciuta come scienza in URSS. Anche se a quel tempo i fucili d'ass alto di fabbricazione russa stavano già arando le distese dello spazio con forza e potenza.
Nel 1957, il primo al mondosatellite terrestre artificiale. Nel 1966, la stazione Luna-9 trasmise un segnale radio alla Terra dalla superficie della Luna e l'apparato Venera-3, dopo aver raggiunto con successo il pianeta, vi installò uno stendardo dell'URSS.
In soli quattro anni furono lanciate altre due stazioni lunari ed entrambe completarono con successo la loro missione. Lunokhod-1, consegnato da Luna-17, ha funzionato tre volte più a lungo del previsto e ha fornito agli scienziati sovietici molte informazioni preziose.
Nel 1973, un' altra stazione della stessa serie consegnò un altro rover lunare sulla Luna, che riuscì anche a far fronte perfettamente al suo compito.
La robotica ai nostri tempi
I robot moderni sono penetrati in molte aree della vita umana. La loro diversità è sorprendente: qui ci sono solo giocattoli per bambini e intere fabbriche automatizzate, complessi chirurgici, animali domestici artificiali, veicoli militari e civili senza pilota. Il loro costante sviluppo e miglioramento è svolto da molte organizzazioni nel mondo. In Russia, la posizione di leadership nella robotica scientifica è occupata dall'Istituto centrale di ricerca di robotica e cibernetica tecnica (Istituto centrale di ricerca di robotica e cibernetica tecnica) a San Pietroburgo, fondato nel 1961 come ufficio di progettazione presso il Politecnico. In questo centro più grande sono stati sviluppati sistemi elettronici per la navicella spaziale Buran, le stazioni della serie Luna e la stazione spaziale internazionale.
La specialità "Meccatronica e Robotica" e simili sono presenti in molte tecnicheuniversità del mondo. Gli specialisti con tale istruzione sono molto richiesti nel mercato del lavoro, perché l'automazione sta penetrando sempre più in profondità in molte aree dell'attività umana. Per chi ama l'argomento nel tempo libero, sono stati pubblicati molti libri sulla robotica, sia in Russia che in altri paesi.
Nonostante il fatto che l'attuale tecnologia abbia raggiunto livelli senza precedenti e che i robot siano utilizzati attivamente dalle persone, i loro rappresentanti umanoidi - gli androidi - sono ancora "senza lavoro". Vengono migliorati, vengono sviluppati modelli sempre più complessi, ma nell'applicazione pratica stanno ancora perdendo irrimediabilmente i loro "colleghi" su ruote, cingolati e persino fissi e rimangono, in generale, giocattoli. Il fatto è che il cammino umano è un processo molto complesso, che non è così facile da imitare per una macchina.
Inoltre, da un punto di vista pratico, non c'è bisogno urgente di robot umanoidi. Nell'industria, i manipolatori fissi combinati in linee di produzione automatiche funzionano con successo. Laddove è richiesto il movimento, che si tratti di caricare un magazzino, sminare bombe, ispezionare edifici distrutti, una guida su ruote e cingolata è molto più facile ed efficace dell'imitazione di gambe umane.
Tuttavia, le persone non si rifiutano di lavorare sugli androidi, le competizioni si svolgono regolarmente in tutto il mondo, dove rappresentanti di varie scuole di robotica dimostrano le loro abilità nel controllare i loro prodotti. I tornei sono costantemente organizzati direttamente tra macchine, ad esempio negli scacchio calcio.
Classificazione dei robot
Ci sono diversi metodi di classificazione. Per la natura del lavoro svolto, le macchine si suddividono in industriali, edili, per l'agricoltura, per i trasporti, per la casa, militari, di sicurezza, mediche e di ricerca.
In base al tipo di comando, si dividono in operatore, semiautonomo e completamente autonomo.
Le auto del primo tipo sono semplicemente auto telecomandate (l'esempio più semplice è un'auto o un elicottero radiocomandati per bambini). I semi-autonomi possono eseguire alcune operazioni da soli, ma nei punti chiave è ancora necessario l'intervento umano. I robot completamente autonomi eseguono l'intera gamma di operazioni in modo indipendente (ad esempio manipolatori di linee di assemblaggio automatiche).
In base al livello di mobilità, si distinguono le seguenti classi di robot: fissi e mobili. Stazionario: sono gli stessi manipolatori che tutti sono abituati a vedere, ad esempio, nelle fabbriche di automobili. I dispositivi mobili sono ulteriormente suddivisi in a piedi, su ruote o a cingoli.
Batteri di produzione moderna
Le varie produzioni industriali sono il settore in cui trova pratica applicazione la maggior parte dei moderni dispositivi automatici.
La storia della robotica industriale inizia nel 1725, quando in Francia fu inventato il nastro perforato, utilizzato per programmare i telai.
L'inizio dell'automazione della produzione avvenne nel 19° secolo, quandoLa Francia ha iniziato la produzione in serie di telai automatici su schede perforate.
Nel 1913, Henry Ford installò la prima catena di montaggio per l'assemblaggio di automobili nella sua fabbrica. Il montaggio di un'auto è durato circa un'ora e mezza. Naturalmente, questa linea non era ancora completamente automatizzata, come lo è ora, ma rappresentava l'uscita verso un livello di produzione qualitativamente nuovo.
Ufficialmente, l'uso dei robot nella produzione inizia nel 1961, quando il primo manipolatore fabbricato ufficialmente fu installato nello stabilimento General Motors nel New Jersey. Questa macchina funzionava su azionamenti idraulici ed era programmata tramite un tamburo magnetico.
Il boom dell'automazione industriale arrivò negli anni '70. Nel 1970 è stato creato negli Stati Uniti il primo manipolatore di tipo moderno per l'uso nell'industria: aveva azionamenti elettrici con sei gradi di libertà ed era controllato da un computer. Parallelamente, sono stati realizzati sviluppi in Svizzera, Germania e Giappone. Nel 1977 fu rilasciato il primo robot di fabbricazione giapponese.
Nei primi anni '80, la General Motors iniziò ad automatizzare la sua produzione e già nel 1984 la Russia iniziò anche questa: AvtoVAZ acquisisce una licenza per la produzione indipendente di robot dalla società tedesca KUKA Robotics. Tuttavia, il palmo è ancora con i giapponesi: a metà degli anni '90, due terzi del numero totale di robot nel mondo era concentrato in Giappone, ora è circa la metà.
Oggi immagina il settore automobilistico e qualsiasi altro in lineala produzione senza assistenti meccanici è quasi impossibile. Il primo posto è occupato dalle saldatrici automatiche. La precisione della saldatura laser robotica è di decimi di millimetro. Un tale dispositivo è in grado di tagliare contemporaneamente il metallo in parti.
Seguito da meccanismi che effettuano le operazioni di carico e scarico, alimentando gli sbozzati nelle macchine e immagazzinando i prodotti finiti.
Il terzo posto in termini di automazione è la forgiatura e la fonderia. Al momento, quasi tutte queste officine in Europa sono robotizzate, poiché le condizioni di lavoro sono molto difficili per le persone.
Altre operazioni per le quali le macchine automatiche sono attualmente utilizzate più spesso sono la curvatura dei tubi, la foratura, la fresatura e la rettifica di superfici.
Dove le macchine possono sostituire le persone?
La risposta alla domanda se una persona o un robot debba fare questo o quel lavoro sta nelle differenze tra persone e macchine. Al momento, anche le macchine più avanzate funzionano secondo determinati algoritmi (anche se a volte molto complessi) che sono preimpostati nel programma. Non hanno libero arbitrio, libertà di scelta, desideri, impulsi, niente che determini la componente creativa di una persona.
Un robot può fare un lavoro di grande complessità e precisione, può fare questo lavoro in condizioni in cui una persona non vivrebbe nemmeno un'ora. Ma non sarà in grado di scrivere un libro o una sceneggiatura per un nuovo film, di creare un dipinto, a meno che non sia stato precedentemente impiantato nella sua memoria da una persona.
Pertanto professionicreativo, dove l'originalità è importante, il pensiero non convenzionale, ovviamente, rimane con le persone. Un robot può essere un saldatore, un caricatore, un pittore, persino un astronauta, ma non può diventare (almeno allo stato attuale dello sviluppo) uno scrittore, un poeta o un artista.
Dovremmo aver paura dei robot?
La principale paura dell'umanità in relazione alle macchine è la paura che esse, divenute perfette, un giorno smetteranno di obbedire e inizieranno a vivere la propria vita, trasformando le persone in schiave. Questa paura è andata di pari passo con lo sviluppo della robotica. Trova espressione sia nella mitologia (ad esempio il mito ebraico del golem che si ribella al suo creatore) sia nell'arte. I film più famosi sono "The Matrix", "Terminator", moltissimi libri che raccontano la rivolta delle macchine. La commedia di Karel Capek, che ha dato vita alla parola "robot", si conclude anche con la riduzione in schiavitù dell'umanità da parte dei suoi ex servitori.
Tuttavia, allo stadio attuale di sviluppo della scienza, queste paure sono prive di significato. I robot non hanno una coscienza simile a quella di un essere umano, quindi non possono avere alcun desiderio, per non parlare del desiderio di conquistare il mondo.
Per riprodurre la coscienza in una macchina, una persona deve prima capire qual è la propria coscienza, come e da cosa si è formata. La risposta a questa domanda si trova nelle profondità del cervello umano, che è ben lungi dall'essere completamente esplorato.
Per "ribellarsi", i robot devono capire cos'è il dominio del mondo e perché ne hanno bisogno.
E fino a questo punto, qualsiasi,anche la macchina più complessa e perfetta non è fondamentalmente diversa da un robot da cucina o da un macinacaffè. Pertanto, la domanda su chi sarà alla fine il principale sulla Terra, un robot o una persona, non è ancora urgente.
