Роботы на страже здоровья человека
Роботизированный труд уже давно и весьма успешно применяется в сфере медицины. Сейчас особенно активно идет внедрение цифровых помощников в хирургию.
Высокая точность и уникальные возможности робота позволяют ему идеально справляться с операциями, в том числе и внутриполостными. Отличным примером успешного сотрудничества человека и машины является опыт южнокорейского врача Янга Ву Кима. Именно он в 2017 году в Московском клиническом научном центре провел операцию на желудке онкобольной пациентки с использованием робота Да Винчи S. Причем большую часть внутриполостных действий произвел именно робот. Несмотря на возраст женщины (на тот момент ей было 77 лет) и необычные обстоятельства процедуры, она прекрасно перенесла операцию.
Кибернетика давно применяется для восстановления людям утраченных конечностей. Уже в прошлом веке киноиндустрия затронула тему киборгов – живых организмов, частично состоящих из железных деталей. Однако тогда голливудское творение под названием Робокоп казалось всего лишь фантастикой. Сегодня это невероятное в прошлом явление превратилось в реальность.
Протезы стали более удобными и совершенными, так как теперь пациенты могут приводить в движение бионические конечности посредством импульсов, посылаемых нервной системой. Делать жизнь человека проще и комфортнее — вот зачем нужны роботы.
На сегодняшний день ампутация руки или ноги не является приговором. После того как больную конечность удаляют, хирург соединяет остатки двигательных нервов с какой-нибудь крупной мышцей тела (к примеру, грудной, если ампутирована рука).
Все остальное кажется чем-то из области научной фантастики. Когда у человека возникает желание вытянуть конечность, мозг импульсами сигнализирует мышце с присоединенными к ней нервными окончаниями. Это фиксируется электродами, которые подают информацию в процессор протеза при помощи подключенных проводов, привода в движение бионическую руку. Причем скорость передачи сигналов так же высока, как и в живом организме, поэтому человек не заметит никакой разницы. Кибернетический протез действует также слаженно и ловко, как и настоящая конечность.
Не менее удивительным считается и тот факт, что при помощи роботизированной руки или ноги пациент может ощущать давление, тепло или холод, а также прикосновения. Это ли не торжество науки?
Однако на этом возможности применения кибернетики в медицине не заканчиваются. При помощи новейших технологий человек сумел вернуть утраченное зрение. В июне 2017 года в России была проведена операция по имплантированию искусственной сетчатки слепоглухому пациенту возрастом 59 лет. Данное устройство создает пиксельное изображение, а мозг распознает их в качестве отдельных очертаний черно-белого цвета.
Липосомы
Понятие липосом было впервые упомянуто в литературе в 1963 году , а их эффективность для доставки наружных лекарственных препаратов была доказана в начале 1980-х . Липосомы – это шаровидные замкнутые частицы, состоящие из фосфолипидной оболочки и содержащегося внутри нее раствора. Их размеры варьируются от 20нм до нескольких сотен микрометров . Липосомы часто используются в составе космецевтики, так как полностью биосовместимы, нетоксичны, а также представляют собой универсальное биодеградируемое транспортное средство для доставки активных ингредиентов.
Кроме того, липосомы защищают содержащийся в них лекарственный препарат от воздействия окружающей среды и могут быть использованы для доставки гидрофобных и гидрофильных агентов, например, витаминов или других молекул, необходимых для регенерации эпидермиса. Одним из главных составляющих липосом является фосфатидилхолин, который, благодаря его смягчающим и ухаживающим свойствам, часто можно найти в составе косметических средств для кожи (увлажнителей, лосьонов, кремов и пр.) и волос (шампунях, кондиционерах). Некоторые активные ингредиенты (например, витамины А, Е и К) и антиоксиданты (например, каротиноиды, ликопин и коэнзим Q10), будучи заключенными в липосомы, приобретают дополнительную физическую и химическую стабильность в водном растворе.
Быт
Если бы вас попросили ответить не задумываясь, в каких областях применяют роботов, вы бы наверняка первым делом представили футуристические пейзажи, на фоне которых андроиды завоевывают космос. Второе, что приходит на ум – более приземленные научные центры, где гуманоидов собирают из деталей, на крайний случай – заводы с механизмами-манипуляторами.
Но роботы гораздо ближе к людям, чем кажется, многие из них успешно используются в быту. Самые распространенные – робот-пылесос, робот-газонокосильщик, а также массажер и даже чистильщик бассейна.
В последнее время пользуется все большей популярностью «умный дом» – автоматизированная сеть, контролирующая электричество, водоснабжение, безопасность и другие системы.
Производство
В условиях высокой конкуренции на промышленном рынке предприятия стараются сделать свои производственные процессы максимально эффективными. И помогают им в этом современные роботизированные технологии.
Чаще всего такие роботы представляют собой манипуляторы, напоминающие человеческую руку. Обычно эти универсальные устройства имеют несколько осей подвижности и фланец для закрепления рабочего инструмента.
Использование промышленных роботов значительно увеличивает производительность предприятий, в то время как человеческие ресурсы освобождаются для выполнений более важных задач.
Роботы гораздо ближе к людям, чем кажется. Многие из них достаточно давно и успешно используются в быту.
Робот Boston Dynamics’ Atlas, который выполняет элементы паркура
Робот Boston Dynamics’ Atlas
Робот Atlas, вес которого 75 кг и высота 1,5 м, разработанный Boston Dynamics, на многочисленных рекламных видео демонстрирует способность определять и справляться с препятствиям, благодаря системе компьютерного зрения, а также великолепно балансировать.
Atlas способен передвигаться по пересеченной местности, сохраняя равновесие; во время бега перепрыгивать через бревно и довольно легко запрыгивать на несколько ящиков; поднимать различные предмет и манипулировать ими. А также выполнять элементы паркура: сальто вперед и назад. Марк Райберт из команды разработчиков отмечает, что на данный момент робот справляется не со всеми поставленными перед ним задачами. Но демонстрации его возможностей служат вдохновляющими примерами для дальнейшего усовершенствования Atlas-а.
Нанотехнологии в электронике
Пожалуй, наиболее масштабно современные нанотехнологии применяются в электронике. Именно благодаря им каждый из нас имеет возможность пользоваться мощными компьютерами и ноутбуками, а потенциал карманных смартфонов уже давно превзошел вычислительные возможности любых компьютеров 90-х годов. Если раньше размер транзисторов, необходимых для производства любой электроники, измерялся в миллиметрах и микрометрах, то в ХХІ в.этот показатель удалось снизить в сотни раз, а самые маленькие современные транзисторы изготавливаются размером в 10-20 нм и содержат считанное количество атомов. Благодаря этому в процессоры (такие как Intel i7 и др.) их помещается больше миллиарда, и с каждым новым годом этот масштаб применения нанотехнологий в электронике только увеличиваются.
Одним из наиболее востребованных материалов, который производится при помощи нанотехнологий, является графен. Это модификация углерода, который имеет толщину всего лишь в один атом и соединён в двумерную кристаллическую решетку. Таким образом, масса получаемой графеновой плёнки ничтожно мала, а прочность существенно превосходит металлические материалы. При этом материал обладает уникальными электрическими свойствами, которые сделали его полезным при изготовлении различных микросхем, измерительных приборов, датчиков и гибких электронных устройств. Графен полезен не только при применении нанотехнологий в электронике. Недавно учёные научились делать из графена фильтр для очистки воды, при помощи которого удалось в считанные минуты сделать пригодной для питья морскую воду из Сиднейской бухты.
Плюсы и минусы роботизации
Мы перечислили лишь немногие сферы применения роботов в современном мире, при этом с каждым годом роботизация приобретает все больший масштаб.
Преимущества роботизации:
Одним из существенных недостатков роботизированных устройств является их хрупкость – как и любые другие сложные механизмы, роботы нуждаются в регулярном техническом обслуживании и ремонте
Чтобы необходимость в данных мероприятиях возникала как можно реже, важно использовать при их сборке максимально качественные материалы
Так, например, при сборке экзоскелетов применяют легкие, но прочные металлы. Детали, испытывающие повышенное трение и нагрузки, обрабатывают специальными покрытиями. Недавно такие материалы производителям экзоскелетов предложила отечественная компания Modengy – это позволило им решить проблему преждевременного износа регулировочных пластин с минимальными затратами.
Антифрикционные твердосмазочные покрытия (АТСП) MODENGY успешно прошли все необходимые испытания и получили высокую оценку специалистов в области робототехники.
Среди прочих негативных моментов роботизации выделяют:
- Высокое энергопотребление: работоспособность механизмов полностью зависит от источников питания, а объемы потребления энергии очень велики
- Сокращение рабочих мест: замена людей роботами создает предпосылки безработицы
- Деградация: существует мнение, что высокие темпы роботизации современного общества и роста искусственного интеллекта мешают развитию человека, так как его мыслительные способности оказываются невостребованными
Несмотря на ряд спорных моментов, специалисты в области робототехники прогнозируют дальнейшую популяризацию роботов в промышленности, медицине, сфере транспорта, услуг и многих других отраслях.
Чтобы робототехника развивалась и дальше, необходима правильная постановка целей: наращивание производства роботов вместе с упрощением их применения, гармоничное соединение интеллектуальных и программных способностей устройств, которые могли бы обеспечить удовлетворение нужд общества без ущерба занятости людей.
В статье описаны 10 технологий и разработок в области робототехники: от оригинальных исследований, которые могут значительно повлиять на будущее робототехники, до готовых коммерческих продуктов, которые найдут применения в фундаментальной науке и будут стимулировать промышленные и медицинские технологии.
Что в статье:
Из трехмерия — в двумерие
Самый распространенный материал в нашем мире — углерод. Он может образовать две абсолютно разные субстанции — алмаз, самый прочный материал на Земле, и графит, причем графит может стать алмазом просто посредством высокого давления. Если даже в нашем мире один элемент может создать кардинально разные материалы с противоположными свойствами, то что же будет в наномире?
Графит известен в первую очередь как карандашный грифель. Размер кончика карандаша — около одного миллиметра, то есть 10-3 метра. Как выглядит грифель в нано? Это просто набор слоев из атомов углерода, образующих слоистую структуру. Похож на стопку бумаги.
Когда мы пишем карандашом, на бумаге остается след. Если проводить аналогию со стопкой бумаги, это как если бы мы вытаскивали из нее по одному листочку. Тонкий слой графита, который остается на бумаге, — это 2D, его толщина составляет всего один атом. Чтобы объект мог считаться двумерным, его толщина должна быть во много (как минимум в десять) раз меньше, чем ширина и длина.
Но есть загвоздка. В 1930-х годах Лев Ландау и Рудольф Пайерлс доказали, что двумерные кристаллы нестабильны и разрушаются из-за термических флуктуаций (случайных отклонений физических величин от их средних значений из-за хаотического теплового движения частиц. — Прим. T&P). Получается, что двумерный плоский материал не может существовать из термодинамических соображений. То есть вроде бы мы не можем создать нано в 2D. Однако нет! Константин Новоселов и Андрей Гейм синтезировали . Графен в нано не плоский, а немножко волнистый и поэтому стабильный.
Если в нашем трехмерном мире вытащить из стопки бумаги один лист, то бумага останется бумагой, ее свойства не изменятся. Если же в наномире убрать один слой графита, то получившийся графен будет обладать уникальными свойствами, ничем не похожими на те, что имеет его «прародитель» графит. Графен прозрачный, легкий, в 100 раз прочнее стали, отличный термоэлектрик и электропроводник. Он широко исследуется и уже становится основой для транзисторов.
Сегодня, когда все понимают, что двумерные материалы в принципе могут существовать, появляются теории о том, что новые сущности можно получить из кремния, бора, молибдена, вольфрама и др.
Высокие технологии для безопасности
Роботов активно используют даже для предотвращения пожаров. Специально разработанные устройства оснащены набором чувствительных датчиков, которые мгновенно улавливают малейшее задымление. Отныне можно не опасаться за сохранность своего жилища.
Некоторые военные базы применяют роботов в качестве предполагаемых противников. Солдаты могут тренироваться на них и оттачивать мастерство ведения боя. Искусственный интеллект очень точно повторяет повадки и движения человека. Ещё роботы приносят пользу в разведке и на поле военных действий. Применение таких моделей дает армии существенное преимущество, так как механизмы сложно вывести из строя. Есть мнение, что в период войны в Сирии со стороны России прибегли к помощи именно таких роботов.
Правильная политика инвестиций
Каким может быть будущее нанотехнологии? Харрис из FEI отвечает, ссылаясь на информацию о современном состоянии рынка. «Ключевое требование для устойчивого роста определенной технологии, — отмечает он, — это рост частных инвестиций. Государственные капиталовложения могут помочь на начальном этапе, но способствовать развитию может только рост частных инвестиций. В наши дни частные инвестиции в нанотехнологию превосходят государственные, и, как ожидается, эта тенденция продолжится в дальнейшем. А это показатель ее долгосрочной жизнеспособности».
Практическое применение нанотехнологии: эпоксидные смолы на основе углеродных нанотрубокУглеродные нанотрубки (CNT) — это цилиндрические молекулы углерода, обладающие такими свойствами, которые делают их потенциально полезными в самых разных материалах и приложениях нанотехнологии. К таким свойствам относятся исключительная прочность и электрические характеристики, благодаря которым они становятся эффективными проводниками тепла. Они относятся к числу самых известных наноматериалов, используемых в настоящее время. Среди изделий на основе CNT можно назвать серию эпоксидных концентратов от Zyvex Corp., в которых стандартные промышленные эпоксидные смолы смешаны с многостенными или одностенными нанотрубками или углеродными нановолокнами для увеличения электрической и тепловой проводимости и улучшения механической прочности. Запатентованная технология Kentera от Zyvex (нековалентная модификация углеродных наноматериалов) позволяет расслаивать, диспергировать и сцеплять наноматериалы с материалом подложки для улучшения свойств основного полимера. Изготовители композитных материалов могут выбирать из большого количества вариантов состава (количества CNT в продукте) для удовлетворения требований к цене и свойствам материала. Изображение растрового электронного микроскопа (SEM) показывает полиуретановый тонкопленочный состав, заполненный на 2,5 % по весу с помощью технологии Kentera. Углеродные нанотрубки выглядят как белые волокна, находящиеся в матрице. |
Пэй и Чэнд из Rockwell Automation подкрепляют эти заявления конкретными цифрами. Современные показатели, по их мнению, свидетельствуют о том, что ежегодно в глобальные исследования в области нанотехнологий вкладывается около 5 млрд. долл. Ожидается, что в 2006 г. это будет уже 6 млрд. долл. Найер из Frost & Sullivan считает, что нанотехнология настолько фундаментальна, что коснется буквально каждой отрасли промышленности. Ее основными преимуществами станет впечатляющий рост производительности и не менее впечатляющее сокращение стоимости. В ближайшее время нанотехнология поможет улучшить существующие приложения, а в будущем она приведет к созданию новых продуктов и новых материалов. «Нанотехнология, — утверждает Харрис, — может сделать вещи на 10% легче или на 5% эффективнее или на 15% ярче». «А когда вы делаете вещи дешевле, легче и надежнее, — добавляет Роджер Грейс, — выигрывает каждый».
Потребительские товары
Поверхности и покрытия
Самым известным применением нанотехнологий в домашнем хозяйстве является самоочистка или «легко очистить «поверхности на керамике или стекле. Нанокерамика частицы улучшили гладкость и термостойкость обычного бытового оборудования, такого как плоский утюг.[нужна цитата ]
На рынке появились первые солнцезащитные очки с защитным и антибликовым ультратонким полимерным покрытием. Для оптики нанотехнология также предлагает устойчивые к царапинам покрытия на основе нанокомпозитов. Нанооптика может позволить повысить точность восстановления зрачка и других видов лазерной хирургии глаза.[нужна цитата ]
Косметика
Одна область применения находится в солнцезащитные кремы. Традиционный подход к химической защите от УФ-излучения страдает его плохой долговременной стабильностью. Солнцезащитный крем на основе минеральных наночастиц, таких как оксид титана предлагают несколько преимуществ. Наночастицы оксида титана обладают сравнимой защитой от ультрафиолета, как и основной материал, но теряют косметически нежелательное отбеливание при уменьшении размера частиц.[нужна цитата ]
Спортивный
Нанотехнологии также могут играть роль в таких видах спорта, как футбольный, футбол, и бейсбол. Материалы для новой спортивной обуви могут быть сделаны таким образом, чтобы сделать обувь легче (а спортсмена — быстрее). Бейсбольные биты, уже представленные на рынке, изготовлены из углеродных нанотрубок, которые усиливают смолу, что, как говорят, улучшает ее характеристики, делая ее легче. Другие предметы, такие как спортивные полотенца, коврики для йоги, коврики для упражнений, присутствуют на рынке и используются игроками Национальная футбольная лига, которые используют антимикробные нанотехнологии для предотвращения парасурама от болезней, вызванных такими бактериями, как Метициллин-резистентный золотистый стафилококк (широко известный как MRSA).
Литий-ионная батарея
Фото: Recode
В основе современной технологической революции лежат литий-ионные батареи. Существует множество цифровых устройств всевозможного вида и размера, но всем им нужна энергия — ноутбукам, мобильным телефонам, цифровым камерам, планшетам, умным часам и даже автомобилям Tesla. Литий-ионные батареи произвели революцию, потому что они способствовали распространению заряжаемых устройств. Благодаря дальнейшему развитию этой технологии появились батареи большего запаса, а стоимость их снизилась, что привело к инновациям в сфере электрокаров и добычи солнечной энергии.
Полезны ли для человека современные роботы
Роботы выполняют задачи самого разного назначения, обладая следующими функциями:
- обеспечение автоматизации производственных процессов;
- помощь в бытовых задачах;
- участие в космической и военной разведке, изучении подводных глубин, пораженных радиацией зон;
- помощь в обнаружении и тушении пожаров;
- проведение спасательных операций во время обвалов, оползней, на крутых склонах;
- медицинские манипуляции, анализ анамнеза пациента, постановка диагноза;
- помощь в научных исследованиях.
Современные андроиды с развитым ИИ пока мало используются и выполняют в основном развлекательные функции. Но им нашли и полезное применение – в качестве сиделок для пожилых или малоподвижных людей.
Роботы-няни помогают в социализации детям с аутизмом и нарушениями в развитии, которые не могут адекватно воспринимать человеческие эмоции.
Tesla Bot: пункт назначения — Марс?
Прототип Tesla Bot, скорее всего, не будет дотягивать до параметров, представленных на презентации. На первом этапе задача робота состоит в демонстрации технологии и сборе данных. «Маск может вначале продать или просто отдать несколько роботов, — говорит специалист по ИИ Роман Душкин, — чтобы они работали в разной обстановке: один в городе, другой — в деревне, третий — в горах. А потом собранные датасеты объединят и используют для обучения следующего поколения».
Душкин также полагает, что у Илона Маска есть планы применить Tesla Bot для освоения космоса и создания колонии на Марсе. Над реализацией проекта работает его SpaceX.
Роман Душкин рассуждает о космических перспективах Tesla Bot
«Илон — упёртый человек, — говорит Душкин, — и вряд ли он будет делать что-то, выбивающееся из его стратегической линии. Даже строительство тоннелей и проект Hyperloop он рассматривает в контексте постройки баз на Марсе».
Но проблема в том, что космическая радиация, скорее всего, сделает будущих колонистов Марса инвалидами. И здесь на помощь Илону придут его роботы. Вначале они могут строить базу на другой планете, готовя всё необходимое для прибытия людей.
На следующем этапе Tesla Bots послужат людям в качестве искусственных тел. Развитие проекта по чтению мыслей Neuralink, который также продвигает Маск, позволит перенести сознание человека внутрь робота. Его железно-пластиковое тело лучше приспособлено к космическим полётам, чем наше биологическое. Идея близка философии трансгуманизма.
По мере совершенствования роботов Маск начнёт отправлять их в космос. Вначале — на околоземную орбиту, затем — на Луну и Марс. При этом возможность передачи сознания андроидам породит ряд этических проблем, которые, вероятно, заставят нас пересмотреть представления о самих себе.
Да, выглядит как фантастика. Но это фантастика может стать реальностью уже в ближайшее десятилетие. Илону Маску не привыкать реализовывать фантастические проекты, которые меняют жизнь людей. И мы с большим интересом продолжим наблюдать за тем, как он будет это делать.
Роботы сегодня
Сегодня в мире используются миллионы роботов. Применение им нашлось практически во всех сферах человеческой деятельности. Роботы управляют самолётами и поездами, спускаются в жерла вулканов и на дно океана, помогают в строительстве космической станции, в сборке автомобилей и производстве микрочипов, охраняют здания, используются военными для разведки и разминирования, помогают спасателям искать людей под завалами. Нет такой области, в которой человек не попытался создать себе автоматического помощника.
Украинский робот на ликвидации последствий чернобыльской аварии
На производстве работают сотни тысяч роботов, но гораздо больше их трудится за пределами фабричных цехов. Автономные роботы, обладающие свободой передвижения, включают в себя автономные летательные аппараты, существуют роботы-сапёры (Mini-Andros), роботы-газонокосилки (Robomower), роботы-курьеры (HelpMate), доставляющие лекарства и документы в некоторых больницах, и т. д.
Научить роботов играть в футбол – непростая задача
Особая категория – андроиды или человекообразные роботы. Создать андроидов оказалось более сложным делом, чем ожидалось. Потребовались значительные достижения в области эффективных моторов, технологий машинного зрения и увеличение вычислительной мощности компьютеров, чтобы появились первые андроиды, способные передвигаться, ориентироваться в пространстве и что-то делать, такие как ASIMO и Qrio. Технологии машинного зрения позволяют роботам (пока ещё не очень хорошо) ориентироваться в пространстве, находить дорогу, распознавать предметы. Роботы могут узнавать людей по лицам и голосам. Технологии искусственного интеллекта позволяют роботам самостоятельно принимать решения и действовать автономно.
Нет чёткой грани между роботами и просто машинами. К роботам можно отнести и автоматические поезда и беспилотные летательные аппараты. Существующие технологии (автопилоты) даже позволяют компьютерам осуществлять полёты пассажирских самолётов от взлёта и до посадки. Можно считать функционально близкими к роботам банкоматы и более совершенные киоски для выполнения различных финансовых операций – они эффективно заменяют работника-человека.
iRobot продала более 2 миллионов роботов-пылесосов Roomba
Развлекательные роботы появились с выходом на рынок Aibo, робособаки от Sony. Теперь многие игрушки наделяются зачатками интеллекта – процесс, который скоро приведёт к появлению действительно разумных игрушек вроде медвежонка из фильма AI. Роботы-тюлени и роботы-кошки повышают настроение пожилых людей в японских домах престарелых. Начинается использование роботов для обучения и развлечения детей в детских садах и школах США и Южной Кореи.
В начале 2000-х роботы проникли в сферу домашнего хозяйства (что было предсказано футуристами в 60-е годы): газонокосилки, роботы пылесосы и мойщики пола. iRobot продала уже несколько миллионов робопылесов Roomba. Поумнели и неподвижные машины: стиральные, посудомоечные и т. п. Домашние роботы быстро входят в нашу жизнь. Скоро (примерно к 2015-2020 году) в среднем «умном» доме будет несколько интеллектуальных предметов бытовой техники и несколько автономных роботов.
Обучение и комбинированный интеллект
Искусственный интеллект роботов в обозримом будущем останется на уровне продвинутой бытовой техники и беспилотных автомобилей (такой ИИ называют слабым). Наличие самосознания и моральные терзания им пока не грозят.
Зато роботы-гуманоиды будут способны перемещаться в пространстве, избегать препятствий, переносить тяжести, распознавать предметы, пользоваться инструментами, вести беседу на уровне чат-ботов и так далее.
Робот FEDOR. Фото: Фонд перспективных исследований
Однако реализация даже этих функций находится на пределе современной науки
Директор по науке и технологиям Агентства искусственного интеллекта Роман Душкин обращает внимание на парадокс Моравека: мы можем создать компьютер для математических вычислений, но при этом не знаем, как запрограммировать робота на выполнение простейших человеческих действий
«Это нереально сложная задача, — объясняет Душкин, — создать робота, который, например, подойдёт к двери, определит, что это дверь, найдёт ручку, возьмёт её, откроет и зайдёт». Чтобы решить задачу, нужно пойти на ухищрения — например, не программировать, а использовать машинное обучение.
«Антропоморфного робота невозможно запрограммировать под конкретную задачу, его можно только обучить!»
Евгений Дудоров, к. т. н., разработчик робота FEDOR (НПО «Андроидная техника»)
Для этого сегодня применяют обучение с подкреплением (reinforcement learning). При нём робот (или его модель) обучается, взаимодействуя с окружающей средой. Например, мы лишь указываем принцип: «сталкиваться с препятствиями — плохо». И робот тренируется, натыкаясь на преграды и падая.
Tesla Bot и подобные ему роботы вначале могут вести себя неуклюже. Роботы следующего поколения будут работать лучше, потому что получат сведения об ошибках предшественников и им не надо будет заново обучаться.
Чтобы роботы первых поколений не пугали людей необычным поведением, основатель Alex Robotics Александр Амбарцумов предлагает концепцию комбинированного интеллекта. Согласно идее, если робот столкнётся с нерешаемой проблемой (например, не сможет открыть дверь), в работу вступит оператор-человек. Он подключится по беспроводной связи и возьмёт управление на себя. После накопления обучающих данных операторы будут вмешиваться всё реже.
И дальше — в одномерие
У графена в 2D есть ширина и длина. Как же сделать из него 1D и что получится в итоге? Один из методов — порезать его на тонкие ленточки. Если их ширину уменьшать до предельно возможной, то это уже будут не просто ленточки, а еще один уникальный нанообъект — . Его открыли советские ученые (химики Ю.П. Кудрявцев, А.М. Сладков, В.И. Касаточкин и В.В. Коршак. — Прим. T&P) в 1960-е годы.
Второй способ сделать одномерный объект — свернуть графен в трубочку, как ковер. Толщина этой трубочки будет намного меньше, чем ее длина. Если бумагу свернуть в трубочку или нарезать на полосочки, она останется бумагой. Если графен свернуть в трубку, он перейдет в новую форму углерода — , которая обладает рядом уникальных свойств.
Калифорнийские учёные создали микророботов-врачей
Как сообщает издание ScienceRobotics, учёные из Калифорнийского технологического института создали микроботов, которые могут перемещаться по организму человека с помощью внешнего управления . Эти роботы имеют форму микроскопической сферы, изготовленной из металлического магния. Сфера покрыта тонким слоем золота и парилена, то есть устойчивого полимера к агрессивной среде желудка человека. В микророботе есть небольшое отверстие, наподобие иллюминатора, который оставляет открытым металлический магний. Когда робот попадает в желудок, то магний вступает в реакцию с жидкостью, создавая струю пузырьков. Это позволяет микропловцу передвигаться в организме человека, пока он не столкнётся с чем-либо. В структуру микросферы ещё добавили слой с лекарством.
Также исследователи поместили устройство в микрокапсулу из парафина, что позволяет микророботу быть устойчивым к агрессивной среде. Управление микроботом осуществляется с помощью фотоакустической компьютерной томографии, где благодаря импульсам инфракрасного лазерного света в режиме реального времени осуществляется контроль движения микросфер.
Испытания проводились пока только на мышах. В будущем планируется использовать данную технологию для доставки лекарства в необходимое место в организме человека.
Китайские исследователи научили микророботов плавать
Учёные из Харбинского политехнического университета (провинция Хэйлунцзян, КНР) сконструировали микророботов, которые могут плавать по кровеносным сосудам человека . Управлять роботами-пловцами можно путём внешнего магнитного поля. Исследователи установили, что если управление устройством в жидкости происходит при частоте 25 гц, а размер бота составляет около 5 микрометров, то он может передвигаться со скоростью примерно 60 микрометров в секунду. А это почти в 12 раз больше, чем размер самого микропловца.
Робот состоит из трёх частей: центральной, которая изготовлена из золота, и двух подвижных никелевых «рук», которые соединяются с центральной частью благодаря пористым «шарнирам» из серебра.
Испытаний на людях (путешествие по кровотоку) пока не проводилось, поскольку сами микророботы должны состоять из биосовместимых материалов. Учёные утверждают, что через 5–10 лет уже можно проводить эксперименты на человеческих органах. Например, мочевыводящих путях или глазном яблоке. Исследователи также сообщают, что для адресной доставки лекарств понадобится возможно не один робот-пловец, а тысячи.
Хищные растения помогли учёным создать микроботов, которые побывали внутри глаза
Учёные из Германии, Дании и Китая во главе с Пиром Фишером (Peer Fischer) из Института интеллектуальных систем Общества Макса Планка разработали микророботов, которые управляются с помощью внешнего магнитного поля. Исследователи научились управлять устройством в плотном стекловидном теле глаза. До этого микроботы могли перемещаться лишь только в биологических жидкостях, но не тканях. Данные роботы в будущем могут излечивать глазные заболевания, такие как диабетическая ретинопатия, глаукома и другие, как сообщается в статье, опубликованной на сайте Science Advances .
Микропловцы состоят из двух частей: головки размером 500 нм и спиралевидного хвоста. Длина робота составляет 2 мкм. Это примерно соответствует ячейке сетки гиалуроновых макромолекул, из чего и состоит стекловидное тело глаза. Микроробот изготовлен из диоксида кремния и никеля.
Главной особенностью данного устройства является его скользящее покрытие на основе перфторуглеродов. Идею учёные одолжили у «хищных растений» рода Nepenthes. Их кувшинки, которые они используют для ловли насекомых, покрыты очень скользким веществом, что позволяет удерживать жертву внутри. Перфторуглеродное покрытие устойчиво к давлению и механическим повреждениям.
Испытание проводилось на свинном глазе, поскольку по структуре он очень близко напоминает глаз человека. Результатом стало успешное преодоление роботами около сантиметра и проникновение до сетчатки глаза.
