211service.com
Zrób miejsce dla robotów
Zmiana naszego środowiska na małe, proste sposoby pomoże robotom efektywniej (i bezpieczniej) współpracować z ludźmi.
23 lutego 2021
Jack Snelling
Sztuczna inteligencja, która prowadzi do mniejszej liczby wypadków samochodowych i mniejszego zatłoczenia dróg. Osobiste systemy wspomagania, które pomagają ludziom rozwijać się wraz z wiekiem. Sanitariusze-roboty, dzięki którym izby przyjęć są bezpieczniejsze i wydajniejsze. W swojej nowej książce Czego możesz się spodziewać, gdy spodziewasz się robotów , Laura Major, SM ’05 i Julie Shah ’04, SM ’06, PhD ’11, wyobrażają sobie podobne do Jetsona korzyści ze współpracy człowieka z robotem.
Ludzie wydają się być zaniepokojeni tym, czy roboty pewnego dnia sprawią, że staniemy się przestarzali — czy staną się mądrzejsi, szybsi, lepsi niż ich ludzcy twórcy. Ale rzeczywistość jest taka, że roboty i ludzie prawdopodobnie zawsze będą dobrzy w różnych rzeczach, piszą. Możliwe, że niektóre z naszych najbardziej upartych problemów społecznych mogłyby być lepiej rozwiązane dzięki przewidzianej przez nas współpracy.
Major i Shah są dobrze przygotowani do zbadania przyszłości współpracy człowieka z robotem: Major jest dyrektorem technicznym Motional, autonomicznej spółki joint venture Hyundaia i Aptiv, a Shah, profesor nadzwyczajny aero-astro, koncentruje się na przemysłowych robotach-człowiekach współpraca jako dyrektor Interactive Robotics Lab w MIT. Ten fragment ich książki analizuje, w jaki sposób możemy małymi sposobami dostosować środowisko, aby roboty stały się skutecznymi współpracownikami.
Laura Major, SM '05
Julie Shah, ’04, SM ’06, PhD ’11
DENNIS KWAN
W piątek jest koniec dnia, a ty nie dotarłeś do centrum handlowego, aby odebrać przysługi na przyjęcie urodzinowe swojego dziecka w ten weekend. Logujesz się więc do Amazon, aby zobaczyć, co jest dostępne do dostawy następnego dnia. Oprócz przysług, znajdziesz żarówki, które zastąpią przepaloną żarówkę w lampie stołowej, i zauważysz nową książkę, którą zdecydujesz się wybrać. Klikasz Złóż moje zamówienie, a chwilę później roboty w magazynach Amazona odlatują, aby upewnić się, że dotarł do Ciebie na czas.
Magazyn jest pełen małych, płaskich robotów, które przesuwają się pod półkami wypełnionymi wszystkim, od blenderów przez wełniane płaszcze po piły stołowe. Gdy Twoje zamówienie jest w kolejce, roboty w pobliżu półek z Twoimi produktami są powiadamiane. Wślizgują się pod wymagane półki, podnoszą je i przeskakują przez magazyn, zatrzymując się i ruszając, poruszając się w lewo iw prawo, tańcząc wokół wszystkich innych robotów również poruszających się po magazynie. To naprawdę piękny widok.
Możesz być jednak zaskoczony, gdy dowiesz się, że te roboty są w większości niewidome. Wyposażeni w zaledwie kilka czujników poruszają się po swoim świecie, patrząc prosto na papier przyklejony do podłogi przez pracowników. Magazyn to jedna duża siatka z unikalnym wzorem papieru przyklejonym do podłogi każdego kwadratu siatki. Roboty po prostu śledzą kolejność mijanych wzorców papieru, aby potwierdzić ich lokalizację. Kiedy jeden z kawałków papieru zostanie rozerwany przez koła robotów, osoba zatrzymuje roboty, aby wejść w przestrzeń i ponownie przykleić papier do ziemi. Amazon ma 175 centrów realizacji zamówień na całym świecie, a te roboty pracują obecnie w 26 z nich, współpracując z ludźmi w celu realizacji Twoich zamówień.
Może to brzmieć jak zwariowane rozwiązanie opracowane przez startup, aby wyprowadzić roboty za drzwi. Ale Amazon, jedna z odnoszących największe sukcesy firm na Ziemi, nadal decyduje się na przyklejanie papieru do podłogi. Czemu? Roboty z mniejszą liczbą czujników są tańsze i mniej podatne na awarie. Roboty są o wiele bardziej niezawodne, jeśli zaprogramujesz je tak, aby podążały za wzorem kartek na ziemi, niż jeśli spróbujesz skłonić je do obserwowania otaczającego świata, wykrywania przeszkód, planowania ścieżki wokół przeszkód, a następnie dalszego szukania miejsca docelowego . Czasami proste jest najlepsze.
Nasze społeczeństwa nie są obecnie zbudowane do obsługi potrzeb niezależnych robotów i nie jest jasne, czy możemy po prostu tworzyć roboty, które potrzebują tylko tego, co obecnie oferuje nasza infrastruktura.
Podczas gdy takie elementy jak sygnalizacja świetlna, znaki ograniczenia prędkości, pomarańczowe pachołki, podjazdy międzystanowe i przejścia dla pieszych pomagają ludziom w bezpiecznym i wydajnym koordynowaniu działań kierowcy i pieszych, roboty będą potrzebowały jeszcze większej struktury i wsparcia ze strony środowiska. Ich systemy sensoryczne pobierają wiele danych o otaczającym ich świecie, ale nie są tak dobrzy, jak my, w wyciąganiu z nich znaczenia.
Dobrą wiadomością jest to, że możemy zmienić nasze środowisko małymi, prostymi sposobami, które uczynią świat znacznie łatwiejszym dla robotów – i bezpieczniejszym dla nas. Dobrym przykładem jest lotnictwo.
Nauka z przyjaznego nieba
Przeciętny pasażer samolotu prawdopodobnie nie zdaje sobie sprawy, że samoloty latają po pasach, podążając wirtualnym śladem okruchów chleba zaprojektowanych wokół sieci stałych naziemnych beaconów, które zrewolucjonizowały bezpieczeństwo lotnicze. Te pomoce nawigacyjne pomagają pilotowi i kontrolerom ruchu lotniczego śledzić położenie samolotu i były używane na długo przed pojawieniem się GPS. Przestrzeń powietrzna została również podzielona na różne poziomy lotu i tory, które działają jak pasy na autostradzie, z wyjątkiem tego, że pasy te są bardzo szerokie (i wysokie), aby pomieścić dużą prędkość samolotu, potencjalne błędy w szacunkach lokalizacji i inne czynniki, takie jak wzbudzają wiry tworzone przez każdy samolot. Dziś pionowe pasy są oddzielone od siebie o 1000 stóp. Te pasy na niebie minimalizują możliwość niespodziewanego skrzyżowania się samolotów i kolizji. Upraszczają również procedury zarządzania ruchem lotniczym. Na przykład, jeśli dwa samoloty znajdują się na kursie kolizyjnym, zamiast próbować dokładnie obliczyć, kiedy każdy z nich dotrze do miejsca kolizji, lub zalecić lekki manewr jednemu z pilotów, aby zapobiec kolizji, kontrolerzy ruchu lotniczego zazwyczaj proszą jednego z nich o wznieść się na 1000 stóp — a wtedy oba samoloty mają gwarancję, że nie zbliżą się do siebie, ponieważ znajdują się na oddzielnych pasach.
Taka struktura przestrzeni powietrznej ma ogromny wpływ na wydajność i bezpieczeństwo transportu lotniczego, ponieważ oferuje jasne zasady regulujące zachowanie każdego samolotu na niebie.
Oprócz rozważenia, jak bezpiecznie współdzielić przestrzeń powietrzną, historia nawigacji lotniczej oferuje inne lekcje do nauki efektywnej pracy z robotami. Od najwcześniejszych dni lotnictwa samoloty musiały być starannie koordynowane. Na początku po prostu rozpalaliśmy w nocy ogniska na końcach pasów startowych, a piloci szukali płonącego światła, aby znaleźć miejsce lądowania. Następnie zainstalowano radiolatarnie, a samoloty mogły korzystać z nawigacji radiowej, aby znaleźć pas startowy nawet w pochmurny dzień. Nadajniki nadają modulowany sygnał, który jest odbierany przez samolot. Pozycja nadajnika jest obliczana na podstawie czasu lotu między odebranymi sygnałami, a dane te są wykorzystywane do określenia pozycji samolotu. Początkowo obliczano to ręcznie; teraz jest zautomatyzowany i niezwykle wytrzymały. II wojna światowa przyniosła nam nadzór radarowy, umożliwiając kontrolerom ruchu lotniczego śledzenie samolotów bez polegania na nadajnikach, zwłaszcza w zatłoczonej przestrzeni powietrznej, takiej jak okolice lotnisk.
Jednak prawdziwa rewolucja w ruchu lotniczym nastąpiła w 1956 roku, po zderzeniu dwóch samolotów nad Wielkim Kanionem. Samoloty operowały w niekontrolowanej przestrzeni powietrznej, gdzie piloci powinni widzieć i unikać innych samolotów bez pomocy z zewnątrz. Obaj piloci manewrowali wokół rozproszonych cumulusów, aby mieć lepszy widok na kanion, i obaj weszli w tę samą chmurę, co uniemożliwiło im wzajemne zobaczenie się. Zginęło wszystkich 128 pasażerów.
Ta kolizja w powietrzu, która miała miejsce podczas rozwoju lotnictwa komercyjnego, wywołała panikę. Ówczesne przepisy lotnicze nie miały dobrego sposobu na ochronę samolotów przed takimi konfliktami. Rozwiązaniem było scentralizowanie zarządzania przestrzenią powietrzną. Kongres USA przeznaczył 250 milionów dolarów na modernizację krajowego systemu dróg oddechowych i utworzył Federalną Administrację Lotnictwa (FAA), dając jej szerokie uprawnienia do zwalczania zagrożeń lotniczych. FAA nakazała dużą separację między samolotami i planowanymi super skyways, aby połączyć główne miasta wschodniego i zachodniego wybrzeża, wyznaczając przestrzeń powietrzną z oddzielnymi zasadami, aby ułatwić ciężkie podróże po kraju.
Czy kiedyś będziemy potrzebować takiej centralnej agencji do tworzenia reguł, rozwijania zewnętrznego wsparcia nawigacyjnego i regulowania innych aspektów działania i sterowania robotem? Możliwie. Ale przynajmniej współpraca branżowa w zakresie negocjowania wspólnych zasobów, z których będą korzystać te roboty – naszych dróg, chodników, korytarzy i przejść – będzie kluczowa.
Bezpieczna praca obok siebie
Fabryki od kilku lat uczą się pracy z robotami. Dziś fabryki motoryzacyjne są pełne dużych, szybko poruszających się ramion robotów, które działają tylko w ściśle kontrolowanych środowiskach ograniczonych klatkami. Części obsługiwane przez roboty muszą być precyzyjnie rozmieszczone — jeśli przesuną się nawet o kilka milimetrów, cała operacja zostaje zatrzymana. A roboty nie wyczuwają ludzi w pobliżu. Gdyby ktoś wszedł do ich przestrzeni, stanowiłoby to poważne zagrożenie bezpieczeństwa.
Jednak prawda jest taka, że stosunkowo niewiele pracy w większości fabryk — nawet w fabrykach samochodowych — można tak starannie zorganizować dla robotów. Nadwozie samochodu może być prawie w całości zbudowane przez roboty, ale resztę pracy — instalowanie okablowania, siedzeń i elementów deski rozdzielczej — nadal prawie w całości wykonują ludzie. Ta praca nie może i nie będzie wykonywana wyłącznie przez roboty w dającej się przewidzieć przyszłości, ponieważ wymaga umiejętności, których roboty jeszcze nie posiadają. Inżynierowie produkcji zdają sobie jednak sprawę, że prace, które już wykonują roboty, takie jak montaż, spawanie i pakowanie, mogą być wykonywane lepiej i szybciej, jeśli roboty zostaną uwolnione z klatek i będą pracować razem z ludźmi. Zamiast próbować odtworzyć zadania człowieka, roboty mogą aktywnie pomagać człowiekowi — na przykład przekazując właściwą część we właściwym czasie — i w ten sposób radykalnie poprawiać produktywność linii. W rzeczywistości nasze badania i inne pokazują, że przy bliskiej współpracy między ludźmi a robotami zadania można wykonywać znacznie wydajniej — nawet o 85% szybciej — niż w przypadku wykonywania zadań montażowych przez ludzi bez pomocy robota.
Czy pewnego dnia będziemy potrzebować centralnej agencji, takiej jak FAA, do tworzenia reguł, rozwijania zewnętrznego wsparcia nawigacyjnego i regulowania innych aspektów działania i sterowania robotem? Możliwie.
Firmy podejmują zatem wyzwanie zarządzania tymi złożonymi maszynami w sposób bezpieczny dla otaczających je ludzi. Inteligencja robota wymagana do monitorowania postępów ludzi i przewidywania tego, czego potrzebują, jest daleka od ślepego robota przemysłowego w klatce, czy nawet robotów w magazynach Amazona, które poruszają się za pomocą papierowych markerów. Dzisiejsze fabryki potrzebują technologii, która pozwala na bardziej intymny taniec ludzi i maszyn, podobnie jak współczesna złożona choreografia samolotów przecinających niebo. Aby ta technologia działała, potrzebujemy niezawodnych metod zapewniających, że roboty nie będą szkodzić swoim współpracownikom.
Niedawno naukowcy stworzyli nowe, dynamiczne sposoby oznaczania przestrzeni osobistej dla ludzi i robotów, co umożliwia ścisłą fizyczną współpracę w produkcji bez narażania pracowników. Zamiast statycznego rozgraniczenia przestrzeni robota i człowieka, środowisko przemysłowe jest wyposażone w nowe czujniki, które skutecznie działają jak wirtualne ogrodzenia.
Jeśli osoba zbliży się do robota i przekroczy wirtualne ogrodzenie, robot natychmiast przestanie się poruszać. W bardziej zaawansowanych środowiskach czujniki są wykorzystywane do tworzenia dynamicznych stref bezpieczeństwa, w których aktywnie monitorowana jest odległość między osobą a robotem. Gdy osoba zbliża się do robota, robot zwalnia, dając osobie czas na reakcję, zanim robot całkowicie się zatrzyma.
Podobnie jak samoloty mają różne zasady separacji w powietrzu, roboty przemysłowe muszą spełniać tak zwane standardy monitorowania prędkości i separacji, utrzymując określoną odległość od ludzi w oparciu o ich prędkość. Im szybciej robot się porusza, tym dalej musi trzymać się od ludzi, a gdy osoba zbliża się do robota, musi zwolnić i zatrzymać się. Jeden z pierwszych tego typu systemów został wdrożony w fabryce BMW w Monachium w 2017 roku. Człowiek pracował pod potężnym pomarańczowym robotem przemysłowym, dwa do trzech razy wyższym, gdy bezpiecznie negocjował wspólną powierzchnię fabryczną do budowy samochodów.
Te proste przełączniki, od fizycznych klatek po wirtualne ogrodzenia i od statycznego wyznaczania bezpiecznej przestrzeni do dynamicznego dostosowywania bezpiecznych stref, ułatwiają ludziom i robotom współpracę przy zadaniach produkcyjnych, wykonując je wydajniej lub w wyższym standardzie niż człowiek lub robot mógłby pracować samodzielnie.
Zasady ruchu drogowego do pracy z robotami nie muszą być statyczne. Z czasem mogą się przystosować, ponieważ roboty stają się bardziej zdolne, a my przyzwyczajamy się do nich. W miarę ewolucji robotów możemy uwolnić je z ich stałych pasów. Dzięki bardziej dynamicznym negocjacjom współdzielonych zasobów możemy poczynić duże postępy w kierunku integracji robotów ze środowiskiem ludzkim.
Przyjęty z Czego można się spodziewać, gdy spodziewasz się robotów: przyszłość współpracy człowieka z robotem, autorstwa Laury Major i Julie Shah. prawa autorskie 2020. Dostępne od Książki podstawowe , wydawnictwo Hachette Book Group.