«Отзывчивая» автоматизация
Устройства-усилители, такие как тормоза и рулевое управление, – это сравнительно примитивные примеры естественного взаимодействия человека с машиной. Современная электроника существенно расширяет возможности такого взаимодействия. Возьмем «Кобот» (сокращение от Collaborative Robot), созданный американскими профессорами Эдом Колгейтом и Майклом Пешкиным из Лаборатории механических систем с искусственным интеллектом при Северо-Западном университете. Этот робот – еще один прекрасный пример естественного взаимодействия человека и машины, напоминающего взаимодействие наездника и лошади. Когда я попросил Пешкина рассказать о «Коботе», он прислал мне такое описание:
...
Подобно хорошему учителю, «умные» машины дополняют человеческий разум, а не пытаются его заменить.
Идея «Кобота» заключается в разделении функций управления и мышления между человеком и механическим устройством. Робот занимается тем, что он умеет хорошо делать, а человек – тем, что хорошо умеют делать люди.
Впервые мы использовали его для переноски тяжестей, сборки автомобилей и складирования. «Кобот» обеспечивает гладкие направляющие поверхности, которые помогают человеку быстро, точно и эргономично перемещать грузы. Если груз не находится в непосредственном контакте с поверхностью, человек может перемещать его как угодно, используя свой интеллект, смекалку, ловкость и умение решать проблемы. При необходимости он может поднимать груз на направляющую поверхность или перемещать его вдоль нее.
«Кобот» может служить прекрасным примером симбиоза человека и машины, ведь люди, которые его используют, просто поднимают и перемещают предметы – как обычно. Единственное различие заключается в том, что это бывают очень тяжелые предметы, а от человека требуется лишь слегка приподнимать и направлять их. Силу человека увеличивает робот, людям достаточно небольших усилий – все остальное делает автоматическая система. Человек полностью контролирует ситуацию, возможно, даже не сознавая того, что ему помогает механизм. К примеру, один из вариантов технологии «Кобот» помогает рабочим на конвейере перемещать автомобильные двигатели. Обычно тяжелые предметы, такие как моторы, поднимаются ручными или автоматизированными лебедками. При наличии «Кобота» рабочий просто прикрепляет к двигателю цепь с крюком и делает движение, как будто приподнимает его. Разумеется, автомобильный двигатель слишком тяжел, чтобы человек мог его поднять, тем более одной рукой, но «Кобот», уловив движение, обеспечивает необходимую подъемную силу. Если рабочим нужно переместить, повернуть или опустить двигатель, они делают соответствующие движения, а «Кобот», распознает их и дает силовой импульс, необходимый для выполнения операции. В результате получается идеальное взаимодействие. Рабочие даже не замечают, что используют технику, им кажется, что они сами перемещают двигатель.
«Кобот» способен выполнять и более сложные функции. К примеру, если необходимо заблокировать какие-то направления или перемещать двигатель по строго определенному маршруту, система управления «Кобота» устанавливает виртуальные «стены» и прокладывает соответствующий «путь». Если оператор попытается протолкнуть груз сквозь «стену» или отклониться от маршрута, робот окажет сопротивление, но сделает это деликатно и естественно. Более того, эти виртуальные стены рабочий может использовать себе в помощь: продвигать мотор до тех пор, пока он не «упрется» в стену, а затем перемещать вдоль нее. Ограничители такого рода кажутся совершенно естественными. Действия машины не воспринимаются как принуждение. Возникает ощущение настоящей стены, и нормальная реакция – не натыкаться на нее или использовать в своих целях: «прислонить» к ней груз, переместить его вдоль «преграды». Вот как описывают эту функцию создатели «Кобота»:
...
Одна из наиболее интересных возможностей… это использование запрограммированных ограничений. К примеру, жесткие границы, вынуждающие двигаться в определенных направлениях, способны резко повысить эффективность выполнения таких задач, как дистанционная установка предметов на штырях. Другой пример – «волшебная мышь»: функция компьютерного интерфейса, ограничивающая движения руки оператора полезными направлениями… для того, чтобы не «выскользнуть» из ниспадающего меню (с вытеснением нижней строки). Еще один пример – это роботизированная хирургическая система, где робот задает «маршрут» для инструмента, который держит врач; четвертый – автосборка, здесь запрограммированные ограничения помогают оператору точно установить на место крупные компоненты (например, приборные доски, шины, сиденья, двери).
«Коботы» относятся к семейству усиливающих систем. Еще один образец такой системы – силовой экзоскелет, нечто вроде костюма или механического «скелета», который, подобно «Коботу», чувствует движения человека и сообщает им необходимую силу. Пока экзоскелеты существуют скорее как концепция, но их сторонники считают, что эта технология найдет применение в строительстве, тушении пожаров и иных опасных видах деятельности, позволяя человеку поднимать тяжелые предметы или совершать мощные прыжки в длину и высоту. Экзоскелеты найдут применение и в медицине. С их помощью инвалид может обрести силу здорового человека, их можно также использовать в реабилитационном процессе, чтобы пациент мог постепенно увеличивать усилия, необходимые для восстановления утраченных функций. Если прибегнуть к аналогии с всадником и лошадью, которую мы использовали применительно к управлению автомобилем, то медицинские реабилитационные экзоскелеты могли бы передавать контроль пациенту («натянутые поводья») или осуществлять его самостоятельно («отпущенные поводья»).
Рис. 3.4. Скутер «Сегвей» можно назвать роботом, взаимодействующим с человеком: вы управляете им, слегка наклоняясь в том или ином направлении. Естественно и непринужденно человек и средство передвижения превращаются в единое симбиотическое целое
Другим примером естественного взаимодействия можно считать двухколесный электроскутер «Сегвей». Это наглядный пример «умного» дизайна, с помощью которого создано транспортное средство, являющее собой прекрасный симбиоз человека и машины. Скутер реагирует на поведение человека, и управлять им можно почти на интуитивном уровне. Вы встаете на самокат, и он автоматически балансируется. Когда вы нагибаетесь вперед, он движется вперед; когда подаетесь назад, он останавливается. Чтобы повернуть, достаточно слегка наклониться в соответствующем направлении. Он проще в обращении, чем велосипед, и взаимодействие ощущается как нечто естественное. Впрочем, скутер «Сегвей» годится не для всех, точно так же, как не все могут ездить верхом. Чтобы им управлять, нужны определенные навыки и внимательность.
Сравните естественное взаимодействие человека и лошади, человека и «Кобота», человека и «Сегвея» с более жестким взаимодействием между человеком и автопилотом самолета или даже автомобильной системой круиз-контроля. В последних двух случаях конструкторы исходят из того, что вы устанавливаете нужные настройки, включаете систему и больше ничего не делаете, пока она не даст сбой, то есть пока вам вдруг не придется брать контроль на себя из-за какой-либо проблемы, сокрушившей автоматику.
Примеры естественного тонкого взаимодействия, приведенные в этой главе, показывают, как можно использовать интеллект машины и ее готовность к сотрудничеству для создания настоящего симбиоза «человек + машина».