Slečna Actroid a její přátelé

Žijeme ve století robotů?

Zákony robotiky podle Isaaca Asimova (1942) Principy, které tyto zákony představují, jsou považovány za obecné shrnutí základních požadavků na vývoj a používání robotů. 1. Robot nesmí ublížit člověku nebo svou nečinností dopustit, aby mu bylo ublíženo. 2. Robot musí poslechnout člověka, kromě případů, kdy je to v rozporu s prvním zákonem. 3. Robot se musí chránit před poškozením, kromě případů, kdy je to v rozporu s prvním nebo druhým zákonem. Při návštěvě japonského pavilonu na EXPO 2005 vás na recepci obslouží sličná tmavovlasá dívka s poetickým jménem. Actroid. S úsměvem zodpoví veškeré dotazy a ladným pohybem mechanické ruky vás odkáže na žlutého průvodce na kolečkách. Když na ni budete sprostí, nakrčí nosík a stáhne naštvaně rty. Fantazie slavných spisovatelů se stává realitou. Mechanické ruce už dovedou pohladit a krásné ženy dostávají jména podle kalendáře scifistů.

Čech si musel na EXPO 2005 v japonském Aiči připadat jako v pohádce. Od Asimova. Hostitelská země uspořádala samostatnou výstavu Robot Project, na níž představila vedle pětice mechanických pomocníků také 63 prototypů. Mezi jejich úkoly patřila mimo jiné obsluha a údržba výstaviště, převážení tělesně handicapovaných návštěvníků nebo hudební doprovod výstavy.

„Nyní jsou roboti umístěni hlavně v továrnách, kde montují například automobily. V blízké budoucnosti ale představení roboti nahradí lidskou ostrahu objektů nebo recepční v hotelech,“ uvedl Tetsuya Yamamoto, manažer vládního institutu NEDO usilujícího o rozšiřování působnosti robotů.

V Japonsku dnes operuje přes osm set tisíc průmyslových robotů a řada vývojářských společností, jako jsou Honda, Mitsubishi, Sony, Hitachi, Kawada Industries, Fujitsu nebo Toyota, pracují na prestižních projektech vývoje strojů s humanoidními rysy.

Důvěřujte kabelům, prosím!

Proč by měl vlastně robot vypadat jako člověk? V podstatě k tomu existuje pramálo důvodů. Jeden z nich zní: Je jasné, že lidský svět je přizpůsoben anatomii člověka, takže autonomní stroj na kolečkách by měl velké problémy s volným pohybem i přesto, že už je většina měst opatřena bezbariérovými přístupy. Pohyb prostřednictvím nohou je tedy nezbytností. Ale proč by měl mít multifunkční robot pouze dvě ruce, když z vlastní zkušenosti známe situace, kdy jsou zapotřebí nejméně tři?

Pro řadu firem z robotických velmocí je vzhled podobný člověku základní prioritou ještě z jiného důvodu. Anatomickou podobností mechanického těla tělu lidskému opadne zakódovaná nedůvěra vůči technice a zjednoduší se tím začlenění humanoidních pomocníků do domácností, nemocnic, zábavních podniků a dalších zařízení. Vývoj takových robotů je sice finančně náročnější, ale obsluha hlídaného objektu nebo hotelu humanoidem je především otázkou prestiže. Ostatně, když uvidíte na recepci pěknou dívku, jistě si od ní vezmete klíčky raději než od krabice podobné automatu na kávu.

I když na Středoevropana padne při setkání s Actroidem v podobě černovlasé dvacetileté dívky úžas, Japoncům je sedící typ schopný komunikace ve čtyřech jazycích dobře znám. Poprvé se tento realistický humanoid, pod nímž jsou podepsány vývojářská firma Kokoro Dreams a univerzita v Ósace, představil na mezinárodní výstavě robotů v Tokiu v roce 2003.

Velká show hloupého stroje

Jak obtížné jsou kroky robotiky - v tomto případě doslova - se ukázalo předloni i v Česku, kdy je navštívil japonský premiér Džuničiro Koizumi. Jako doprovod mu sloužil robot Asimo, bipedální chlouba společnosti Honda. Robot si potřásl rukou s tehdejším premiérem Špidlou a plynulou češtinou jej vyzval, aby se podíval, jak tančí. U zúčastněných diváků to vyvolalo nadšení. Na veřejné prezentaci v Národním muzeu pak Asimo uložil pod pomník Karla Čapka květiny a cvičně vyšel několik schodů. „Vypadalo to jako velká show, ale ve skutečnosti se o jeho fungování staralo asi deset lidí. Rádiem řízený ASIMO se pohyboval podle značek na zemi, bez nich by se ztratil,“ přibližuje zákulisí efektního výstupu Martin Dlouhý, spoluzakladatel serveru Robotika.cz.

Nejznámější dvounohý robot má totiž k fantazijním vizím stále daleko. Asimo rozpoznává gesta a dokáže reagovat na zvukové podněty, stále se však jedná o stroj „na vysílačku“, nikoliv o autonomní bytost. Podobné projekty slouží především ke studiu rovnováhy a rozvoje pohybových možností robotů.

Jak se moderní roboti učí

Tradiční roboti propočítávali před učiněním jakéhokoliv pohybu všechny možné varianty. Senzory analyzovaly prostředí, centrální počítač vyhodnotil situaci a vymezil bezpečnou cestu v rámci zadaných informací. Teprve poté se rozjely motory. Celý proces byl příliš zdlouhavý, a navíc silně limitující – na nečekané překážky nedokázal takový robot reagovat vůbec, řídil se podle naprogramovaných algoritmů.

O zlom se postarala jedna z největších kapacit v historii robotiky. Profesor Rodney A. Brooks z Massachusetts Institut of Technology (MIT) se rozhodl pro odlišný způsob, namísto procesů „myšlení“ vsadil na spontánní reflexy, jimiž se řídí jednoduché formy živočichů, například hmyz.

V programech těchto bytostí je vždy řada po sobě jdoucích příkazů složena v soubor. Tyto komplexy jsou hierarchicky uspořádány do vrstev podle důležitosti. Potřebuje-li se robot někam přesunout, všechny podřízené soubory jsou dočasně vyřazeny z provozu a je aktivován komplex „pohyb“. Při střetu s překážkou přijde na řadu „zvednutí nohou“ nebo jiný model nejefektivnějšího jednání, poté se robot opět vrátí k „pohybu“. Toto rozvrstvení komplexů nazval R. A. Brooks „architekturou podřízenosti“.

Zde se dostáváme ke schopnosti robota učit se. Repertoár jeho schopností se obohacuje, aniž by přitom robot zapomněl základní úkony nebo vyhodnocoval jednoduchou situaci nepřiměřeně dlouho. Spontánní roboti proto pružně reagují na změny prostředí a modifikují své chování. V neuronových sítích jejich počítačového mozku se s nabytými zkušenostmi vyvíjí schopnost měnit způsob reakcí a postupem času dokážou „porozumět“ příkazům. Ty pak plní mnohem spolehlivěji, než kdyby je získali „napevno“ od programátorů. Jinými slovy: úloha člověka už není dominantní - pouze koriguje vývoj robotů tím, že odstraňuje životaneschopné části programů. Zásadní vliv mají individuální zkušenosti robotů s umělou inteligencí. Každý se tedy vyvíjí jedinečně, bez nadsázky se dá říci, že se v robotech formuje umělé ego.

K lidské povaze je daleko

Představitelé C-LAB, inovačního centra pracujícího pod záštitou firmy Siemens a Univerzity v Paderbornu, tvrdí, že roboti budou brzy schopni vyjadřovat emoce a také budou nezávislejší. Aby začali používat smysly podobné lidským, vytvořili vývojáři sítě obsahující miliony umělých „nervových buněk“, jež nahrazují funkce zakončení v lidském mozku.
Apokalyptické vize o vzpouře umělé inteligence nicméně můžeme nechat i přes značné pokroky odpočívat.

Autonomní roboti sice budou schopni podle naprogramovaných algoritmů a zkušeností adekvátně reagovat na vnější podněty, lidstvo se ale nemusí bát, že si robot nepřečte první zákon robotiky „Neublížíš člověku“ a jednoho dne mu rupne v karbonové hlavě.

Robot jakožto umělá inteligence je odkázán pouze na formální zpracování symbolů – syntaxi. Vyjadřuje ekvivalenty pocitů, nedokáže jim však vetknout význam. Umělá inteligence se více podobá zvířatům, a jak známo, válčení nebo touha po moci jsou výsadou lidskou. Pravděpodobněji se dočkáme spíše robotické úklidové čety nežli zabijáckého komanda.

Uneseme porážku ve fotbale?

Přirovnejme roboty ovládané instinkty k zástupcům nižších živočišných forem, řekněme mravencům. Pokud by členové tohoto společenství nebyli schopni spolupracovat v týmu, nikdy by nemohli postavit mraveniště. Američan Ronald C. Arkin z Georgia Institute of Technology v Atlantě je pionýrem v oblasti spolupracujících robotů. Roboti pod jeho vedením šli za svým cílem, komunikovali mezi sebou a nedublovali se ve funkcích. Vyhledával-li jeden z robotů předmět určený k přemístění, druhý mu, jak se říká, klestil cestu. Pokud si to situace žádala, jejich role se vyměnily.

Spolupráce robotů je jedním z hlavních směrů vývoje. Tento cíl je podporován také řadou amatérských soutěží. RoboCup, původně nazývaný Robot World Cup Initiative, je výzkumná a vzdělávací iniciativa zaměřená na oblast umělé inteligence a robotiky. V současné době se dělí na tři části: fotbalovou soutěž pro různé kategorie od malých robotů až po humanoidy, juniorské soutěže pro nejmladší vývojáře a záchranářskou sekci RoboCup Rescue.

Jednou z nejsledovanějších aktivit jsou fotbalová utkání robotů. Týmová hra, jejíž pravidla jsou víceméně jednoduchá, je ideálním prostorem pro využití širokého spektra technologií, a navíc klade velký důraz na taktická řešení, dlouhodobé plánování a spolupráci mezi mechanickými hráči.

Japonští vědci si dokonce stanovili ambiciózní cíl: do roku 2050 bude realitou fotbalové mužstvo sestavené z plně autonomních humanoidních robotů, které porazí ve sportovním klání lidské soupeře. „Já tomu docela věřím. Kdyby řekli 2010, bylo by to odvážné, ale do roku 2050 je ještě dost času,“ míní David Obdržálek z katedry softwarového inženýrství Matematicko-fyzikální faklty UK.

V asijských zemích jsou fotbalová mistrovství robotů velice populární. Japonsko, Korea a Čína pořádají okolo stovky turnajů a díky zájmu médií obliba robotího sportu dále roste.

U nás je robotika víceméně na okraji pozornosti, přitom české týmy dosahují na evropské i světové scéně solidních výsledků. Jmenujme alespoň tým Sirael složený ze studentů MFF UK, jenž loni dosáhl čtvrtého místa v soutěži Eurobot, která je zaměřena na autonomní roboty. (Více na http://eurobot.mff.cuni.cz.) Mezi velké úspěchy patří historické vítězství týmu Orfeus v sekci RoboCup Rescue, zaměřené na roboty využitelné k prohledávání oblastí postižených živelnou katastrofou.

Další z mezinárodních akcí zaměřených na předvedení reálných možností robotů je DARPA Grand Challenge. Cílem je otestovat v terénu možnosti mobilních automatických systémů využitelných pro armádu a záchranáře. V minulém roce však tento náročný závod skončil fiaskem: v plném rozsahu jej nedokončil ani jeden z týmů. Proto organizátoři trasu výrazně zkrátili a odměna pro vítězné robotické vozidlo se vyšplhala na dva miliony dolarů.

Od vajíčka k pokladně

V minulosti bylo nepřekonatelným problémem uchopit robotickou rukou vajíčko a nerozbít jej. Dnes umějí mechanické systémy s nadlidskou přesností a rychlostí smontovat automobil nebo vyrobit mikročip, chodit po šikmé ploše, a dokonce běhat. Jsme zvyklí na to, že si lze na počítači pustit film nebo že nám pračka ohlásí, v jakém bude prát programu. David Obdržálek říká, že například akce typu Eurobot „dokazují, že věda je ve své podstatě jednoduchá a že vývoj robotů může být legrace“.

Opravdu se často nejedná o nic nepochopitelně složitého. „Základní princip přístrojů typu vysavače Trilobyte nebo automatické sekačky pochopí i desetiletý kluk, podobné je to s dvoukolkou Segway. Stačí několik senzorů, nápad a lidé žasnou,“ říká David Obdržálek.

Nebude to trvat dlouho a do školní výuky přibude vedle popisu vznětového motoru stavba jednoduchých robotů. Měli bychom počítat s tím, že si budou děti v brzké době hrát s robotickými pejsky, vysavač za nás uklidí a v hypermarketu s námi bude komunikovat syntetizovaným hlasem v mnoha ohledech „lidská“ prodavačka. Pravděpodobnost, že nás vědomě okrade, je mizivá. První zákon Isaaka Asimova ovšem neplatí pro lidi, a tak je otázkou času, kdy první z našeho druhu oloupí půvabnou slečnu Actroid.

Robotika v České republice

Broučkem jezdí hasiči

Nelze začít jinak než v roce 1921, kdy se usadil ve slovníku pojem robot. O rok dříve jej použil Karel Čapek ve své hře „R.U.R.“. Termín robot je dosud jediným mezinárodně přejatým termínem z českého jazyka a označuje samočinné zařízení vykonávající určené úkoly. Jak ale spisovatel potvrdil o patnáct let později v tisku, neměl původně na mysli anorganický mechanický stroj, nýbrž stvoření na chemické bázi.

Slovo robot však není jediným českým příspěvkem do robotické historie, i když se samozřejmě nemůžeme rovnat velmocím, jako je Japonsko nebo USA.

V ČR se robotikou zabývají studenti ČVUT i Karlovy univerzity v Praze, liberecké Technické univerzity či VUT. Na katedře kybernetiky Českého vysokého učení technického v Praze již dvanáct let funguje přední vědecká skupina Mobil Robot Group (MRG), která se zabývá řízením podvozků kráčivých strojů. Toto pracoviště dokonce získalo prestižní ocenění Evropské unie „Centrum Excelence - Miracle“.

Kromě vědeckého vývoje našel uplatnění koncept funkčního robota s názvem Brouček, vytvořený pod hlavičkou 1. Robotické s. r. o., kterou založilo několik studentů ČVUT. Vývoj robota s mechanickou rukou byl zaměřen především na schopnost likvidace nebezpečí výbuchu tlakových lahví. V současnosti je robot využíván Hasičským záchranným sborem hlavního města Prahy.