СУЧАСНИЙ СТАН ТА ПЕРСПЕКТИВИ РОЗВИТКУ РОБОТОТЕХНІКИ В УКРАЇНІ

Проблема штучного інтелекту в науці XXI століття охопила широке коло досліджень, пов’язаних зі створенням штучного аналогу інтелекту людини, розробкою так званого «суперінтелекту»; моделюванням окремих функцій і структур психіки; робототехнікою; впливом існуючих та потенційно можливих систем штучного інтелекту на людину та суспільство тощо. Результати досліджень у галузях обчислювальної техніки, кібернетики, синергетики, неврології, психології, лінгвістики, біо- та нанотехнологій дають змогу зробити прогнози на майбутнє стосовно розвитку штучного інтелекту та робототехніки як прикладної науки, що займається розробкою інтелектуальних технічних систем [4].

Ідея штучного інтелекту стрімко поширюється світом, захоплюючи увагу тисячі людей. В різних куточках світу «мешкають» роботи-хірурги (Росія), роботи-офіціанти, вчителі та швейцари (Японія). Серед безлічі цікавих роботів – безпілотний автомобіль Stenly (Стенфордський університет, США), який самостійно проїхав більше, ніж 210 км пустелею Мохава, ставши переможцем конкурсу «Міцний горішок». Компанія iRobot випускає роботів-міношукачів Packbot EOD і роботи-пилососи Roomba [2].

Роботи наразі вміють не лише ходити, долати перешкоди та пересуватись у просторі горизонтально та вертикально. Технологи займаються їх «дозвіллям» («вчать» танцювати, їздити на лижах, грати в футбол, теніс тощо); «виховують» лікарів, робітників в галузях важкої промисловості, військових тощо; «вчать» розпізнавати та синтезувати людську мову, будувати розмову, правилам етикету (потиск рук при зустрічі, посмішка, уклін); займаються питання емоцій (радість, гнів, страх, що виражаються у мові машин та їх рухах). Широкого поширення набули навики у веденні домашнього господарства: прибирання у будинку, прання, догляд за дітьми та домашніми тваринами, приготування їжі, прасування одягу тощо [1].

Робота в галузі штучного інтелекту та створення автоматизованих технічних систем природно мали в Україні теоретичний та прикладний характер. Робота дослідників-прикладників акцентувалась не на технічній складовій ЕОМ, а на масивах пам’яті машини та операціях з цими даними. Це наближувало їх до діяльності теоретиків та уможливлювало перенесення теоретичних надбань на практику, нівелювало початкове розгалуження: кожен окремий дослідник на певному етапі вирішення завдання є водночас і теоретиком, і практиком [2].

Вагомою ланкою в створенні роботів є дослідження, що полягають у розробці та поширенні засобів комп’ютерного розпізнання та синтезу українського мовлення. Це сприяє створенню найбільш досконалих засобів спілкування людини з машиною – за допомогою голосу. Людина подає усні команди – комп’ютер сприймає їх, розпізнає та розуміє. Зворотній процес полягає у синтезі комп’ютером тексту (синтезом мовлення).

Наразі українські дослідники розділяють автоматичне розпізнавання та розуміння мовлення. Відтак розпізнавання передбачає автоматичну обробку мовленнєвого сигналу роботом, результатом якого є послідовність слів. Розуміння є більш узагальненим процесом обробки мовлення, результатом якого є передаваний зміст (виражений через різні послідовності слів). Аналогічно розрізняють простий та осмислений синтез мовлення за текстом. В останньому випадку комп’ютер (штучний інтелект) спершу генерує осмислений текст, що виражає певну думку, а вже потім озвучує (синтезує) його [3].

Причиною уваги до мовлення та його застосування в автоматизованих технічних системах перш за все є його зручність, звичність, доступність та швидкість в комунікації між людьми, а отже, мовлення стає найбільш придатним засобом для спілкування між людиною та машиною.

Головною проблемою у «використанні» мови та мовлення комп’ютером є їх різноманітність та надлишковість. З технічної точки зору аналоговий мовленнєвий сигнал з виходу мікрофона подається на аналого-цифровий перетворювач і далі, у вигляді послідовності чисел, – в комп’ютер. Незалежно від подачі інформації (усно чи письмово) її розпізнання комп’ютером відбувається шляхом співставлення отриманих даних з масивом в «пам’яті» робота. Підбір аналогів є складним процесом, тому «відповідь» машини не є швидкою (спонтанність та миттєвість комунікації, які наявні в спілкуванні між людьми, теж відсутні) [3].

Загалом в мовленнєвому сигналі є інформація не лише про те, що висловлено, але й про те, хто говорить, який його стан, темп мовлення тощо. Ця інформація є надлишковою і заважає сприйняттю інформації про те, що говориться. Хоча всі люди на Землі мають однакову анатомію, і можна користуватись спільною моделлю мовотворення, проте кожне національне мовлення характеризується власним фонемним складом, правилами артикуляції та інтонації тощо. Тому кожен етнос в межах світової науки вивчення штучного інтелекту та робототехніки повинен досліджувати свої національні мову та мовлення.

В Україні зазначену проблему почали досліджувати з середини 60-х років ХХ століття. Тоді ж було створено перші програми та пристрої, що розпізнавали кілька десятків окремо вимовлених слів. Згодом сформувались окремі школи, що займались теоретичним вивченням та впровадженням розробок у дію: інститут кібернетики (під керівництвом Т.К. Вінцюка), Львівський університет (М.П. Деркача), Харківський національний інститут радіоелектроніки (М.Ф. Бондаренка), Дніпропетровський університет (О.М. Карпова), Одеський університет (Т.О. Бровченко та Е.О. Нушікян) [2].

В інституті кібернетики розроблено загальні алгоритми обробки сигналів, з метою їх розпізнавання та синтезу під назвою ІКДП – метод, а також експериментальні системи розпізнавання та розуміння зв’язного мовлення, дослідні зразки систем усного діалогу, які набули світового визнання. Основи ІКДП – методу були закладені в 1966 – 1971 роках: спершу для розпізнавання окремо вимовлених слів, потім для узагальнення на розпізнавання зв’язного мовлення і смислову інтерпретацію зв’язного мовлення. Згодом ці розробки лягли в основу ряду моделей (1, 1001, 121, 2, 3 та ін.), що стали автономними та підключаються до будь якого комп’ютера.

Дослідження інституту проблем штучного інтелекту націлені на збільшення робочого словника перших «українських роботів» до 100 тис. слів, підвищення надійності розпізнавання слів та зв’язного мовлення, підвищення розбірливості та якості синтезованого мовлення, надання йому індивідуальності та натуральності звучання. Теоретичні розробки стосуються проблеми створення автоматизованої технічної системи, що здатна редагувати та друкувати тексти під диктовку.

Над розробкою робото-технічних комплексів, особливо широкого призначення, працює ряд фахівців багатьох наукових та інженерно-конструкторських спеціальностей в Україні. В основі – методи штучного інтелекту та комп’ютерних наук.

Провідною галуззю в Україні, що потребує постійної модернізації устаткування є важка промисловість та машинобудування. Стрімкого руху набула заміна статичних роботів на мобільні. Акцент в теоретичних та практичних дослідженнях ставився на можливість прийняття рішень роботом без дії людського фактору. Поряд з цим велись розробки системи керування маніпуляційним роботом. Було розроблено комплекс «Око – рука», де задачі дистанційного керування виконувались рухливим роботом, який міг розпізнавати об’єкти та регулювати «власні сили» відповідно до обсягу та ваги об’єктів. Це була перша «інтелектуальна машина» в Україні, яку можна було використовувати на небезпечні для людини роботі.

Специфіка розробок в даній галузі залежить від поділу роботів на три базові типи: маніпулятори, мобільні роботи та гібридні (поєднує рухому платформу з маніпулятором). Гібридні роботи наразі здатні переміщуватись у приміщеннях по горизонтальній поверхні, автономно виконуючи завдання, поставленні користувачем; підтримка людино-машинної взаємодії здійснюється у напрямку фахівець – інтелектуальний робот-маніпулятор.

Актуальним напрямком розвитку робототехніки в Україні є застосування штучного інтелекту в медицині, що пов’язане, перш за все, з діагностикою хвороб, призначенням лікування, проведенням операцій інтелектуальними машинами як зі системою керування так і автоматизованими.

У зв’язку з тим, що в наш час існує багато людей з травмами рук та очей, які не можуть тривалий час набирати текст, доцільним є розвиток пристроїв для розпізнання мовлення. Перший такий пристрій з’явився в 1952 році і міг розпізнавати вимовлені людиною цифри. Наразі існує ряд програм, що розпізнають мовлення людини; розвиток цього напрямку зробить частину хворих людей повноправними членами суспільства та спростить інтелектуальну працю письменників, науковців, журналістів тощо. Системи розпізнання мовлення можуть стати у нагоді при функціонуванні систем безпеки, обмежуючи доступ стороннім людям, ідентифікації злочинців, реагуванні на команди та ін.

Розвиваючи зв’язок штучного інтелекту з клітинами людського організму, науковці збільшують вірогідність того, що з часом людина, яка втратила якийсь орган (кінцівку, очі, вухо тощо) не відчуватиме втрати, а протези, приєднані до нервової системи людини, повноцінно їй слугуватимуть. Такі протези повинні містити у собі штучні нейрони, які перетворять його у повноцінну «живу» частину людини.

На даний момент існує велика кількість роботів. Від звичайних маніпуляторів до таких, для створення яких використовується штучний інтелект. Саме розробка останніх націлена на пошук таких механізмів, які зможуть повністю імітувати поведінку людини та працювати в некомфортних для людини умовах (Антарктида, копальні, екологічно небезпечні території тощо). Актуальність розвитку таких систем в Україні пов’язана з можливістю використання роботів для видобутку сировини та ресурсів, який наразі не є налагодженим в країні. Такі роботи можуть працювати в суворих кліматичних умовах, радіація, зміна тиску тощо не впливають на них, на відміну від їх впливу на людину.

Неабияку роль автоматизовані технічні системи відіграють у важкій промисловості та машинобудуванні. Їх розробка в Україні дасть змогу замінити людину на роботі, що потребує високого ступеня сконцентрованості та займає велику кількість часу. Там де людина може пропрацювати 4 – 8 годин і потребує заміни, роботи здатні працювати протягом доби з короткою перервою. Їх експлуатація на великих заводах та у машинобудуванні дозволить знизити рівень НС та пришвидшити і здешевити виробництво.

Важливими роботи є й для повсякденного життя конкретної людини. Їх використання можливе як у домашньому господарстві так і за потреби догляду за дитиною, важкохворим, домашніми тваринами. Актуальним є розвиток іграшкових роботів, адже ми живемо в суспільстві, де кожна людина змалечку залучена в віртуальну реальність, наповнену рядом новітніх розробок. Національні розробки за аналоговими технологіями, які вже існують у світі, дадуть можливість дітям привчатись до національної культури та традицій. Разом з розробками зникне потреба в імпортуванні роботів-іграшок з-закордону, що дасть змогу певною мірою нівелювати вплив «чужої» культури на дітей.

Отже, у наш час системи штучного інтелекту (робото технічні комплекси) набувають все більшого поширення. Відтак, наприклад, системи штучного інтелекту використовуються банками в страховій діяльності, при грі на біржі, управлінні власністю. Методи розпізнання образів широко використовуються при оптичному та акустичному розпізнанні, медичній діагностиці, для забезпечення ряду задач національної безпеки тощо. Рівень інтелектуальної поведінки, як біологічних, так і кібернетичних систем, визначається насамперед структурою, архітектурою і загальною організацією їх систем керування. Необхідним елементом їх «інтелектуальності» є наявність штучних аналогів їх функціональних компонентів, процесів взаємодії з зовнішнім світом, математичних моделей що є відповідниками об’єктів цього світу. Налагодження взаємодії та відповідності компонентів одне одному є прерогативою на даному етапі розвитку робототехніки в Україні.

Література:

1. Ефимов, Н.Н., Фролов, В.С. Основы информатики. Введение в искусственный интеллект [Текст]/ Н.Н. Ефимов. – М.: Изд-во МГУ, 1991. – 115 с.

1. Шевченко, А.І. Світові тенденції та практичні досягнення у проблемі штучного інтелекту [Текст]/ А.І. Шевченко// Стан та перспективи розвитку інформатики в Україні. – К.: Наукова думка, 2010. – С. 561 – 572.

2. Шлезінгер, М. І. Розпізнання образів [Текст]/ М. І. Шлезінгер// Стан та перспективи розвитку інформатики в Україні. – К.: Наукова думка, 2010. – С. 523 – 529.

3. Ясницкий, Л. Искусственный интеллект [Текст]/ Л. Ясницкий. – «Информатика». – №16. – 2009.

Науковий керівник:

кандидат наук з державного управління, Олійник Олена Володимирівна.