Московский университет – старейший учебно-научный центр России. В течение десятилетий в МГУ формировались научные школы, деятельность которых позволила добиться всемирно признанных результатов в развитии приоритетных фундаментальных и прикладных научных исследований, а также в подготовке специалистов высшей квалификации. Сегодня мы расскажем об одном из наиболее интересных и современных направлений научной деятельности МГУ – мобильных роботах.
Во всем мире интерес к мобильным роботам возрастает с каждым днем, а также не утихают споры об их функциях и значении для человека – сегодня и в далеком будущем. Как бы то ни было, роботы призваны заменить человека при выполнении сложных задач в опасных условиях повышенной радиации, в строительстве, при добыче полезных ископаемых и т. п. Они смогут работать в космосе, а также использоваться в военных целях. В ходе борьбы с терроризмом возникла острая необходимость в роботах, предназначенных для разминирования подозрительных предметов, например, в аэропортах или общественном транспорте.
Роботы могут помочь нам и в повседневной жизни. Они ухаживают за инвалидами и оперируют людей, служат основой для создания совершенных протезов и экзоскелетонов, позволяющих людям с парализованными конечностями ходить, держать различные предметы. В сельском хозяйстве роботы доят коров, помогают в полевых работах и на лесозаготовках, защищают окружающую среду. А инженеры выводят новые «породы» электронных животных, и сообщения о самоадаптирующихся или извлекающих энергию из белка роботах уже не удивляют. Корпоративные заказчики интересуются многофункциональными промышленными роботами, службы безопасности рассчитывают на автономные устройства, способные без устали выполнять задачи слежения и поиска…
Роботы могут расширить врожденные способности людей. По мере внедрения в повседневную жизнь они станут заменять отсутствующие органы и части тела человека, то есть станут нашими руками, глазами и ушами в мире. Сегодня мы все чаще доверяем им и воспитание наших детей.
В Институте механики МГУ мобильные роботы начали разрабатываться еще в 60-х годах прошлого века, когда были сконструированы одни из первых в мире шагающих машин. Правда, управлялись такие роботы вычислительными устройствами, во много раз превышающими их по объему и размеру. В лаборатории общей механики мне показали одну из таких МАШ (МАшина ШАгающая) – на столе располагался робот небольших размеров. Оказалось, что это всего лишь модель МАШи, стоявшая же рядом нога от ее большого аналога достигала в высоту моего роста. Юрий Григорьевич Мартыненко, заведующий лабораторией общей механики Института механики МГУ рассказал, что шесть ног позволит МАШам и грядущим поколениям роботомашин обеспечивать равновесие без «вестибулярного аппарата», ведь чем больше ног, тем более сложное программное обеспечение требуется для функционирования робота. Три ноги являются достаточно устойчивой системой для расположения робота, три другие ищут себе опору во время передвижения. Шагающая техника обладает большей проходной способностью, чем гусеничная, к тому же она не наносит экологического вреда рельефу поверхности.
Также в Институте механики МГУ совместно с ИПМ РАН на протяжении многих лет успешно решается задача создания двуногого (антропоморфного) робота, который сможет заменить человека там, где его жизни угрожает несомненная опасность. Робот-змея (ее хвост, правда, передвигается на колесиках) позволит, например, расчищать и ремонтировать канализационные трубы, находящиеся под землей и по различным причинам недоступные для человека. Двухколесные роботы-сигвеи решат проблему автомобильных пробок на дорогах. Созданным в Институте механики МГУ одноколесным гироскопически стабилизированным роботом заинтересовалась одна из крупных компаний по изготовлению спортивного снаряжения с целью создания снаряда для экстремальной езды со скоростью более 200 км./ч. Такой одноколесный робот состоит из трех колес, располагающихся внутри друг друга и вращающихся одновременно в разных направлениях, что и обеспечивает его движение.
Разрабатываются не только сами роботы, но и их полное техническое оснащение. Действие всех роботов задается рядом сложных математических уравнений. Разработчики мобильных роботов должны не только обладать глубокими теоретическими знаниями в области точных наук, но и уметь воплотить самые последние достижения мехатроники в «железо». Здесь возникает уникальная возможность превращения знаний в нечто материальное и «живое». Но хотя робот и может выполнять действия, подчас невыполнимые для человека, но все же пока не умеет принимать самостоятельные решения, отличающиеся от заложенных в него определенных алгоритмов.
В последнее время возникла еще одна область применения роботов. Во многих странах начали проводить соревнования между мобильными роботами, созданными студенческими командами ведущих университетов мира. Появился даже новый термин – интеллектуальный спорт, участники которого соревнуются в конструировании наиболее совершенных робототехнических систем. С 1998 года такие соревнования ежегодно проводятся и в России, в НИИ механики МГУ (о проведении фестиваля «Мобильные роботы 2004» мы писали в № 17 нашей газеты за этот год). Острейшая конкуренция и экстремальные условия соревнований создают идеальные условия для апробации научно-технических новинок. То есть на «игрушках» отрабатываются важнейшие принципы построения и управления высокоточными и сложнейшими приборами.
В 2003 году ежегодному Всероссийскому научно-техническому фестивалю молодежи «Мобильные роботы» было присвоено имя профессора Евгения Андреевича Девянина (1931–2002), старейшего сотрудника Института механики МГУ, лауреата Государственной Премии СССР, который за более чем 30 лет научной работы внес огромный вклад в развитие мобильных роботов в Московском университете.
Проведение фестивалей мобильных роботов призвано поднять интерес молодежи к техническим специальностям и к области высоких технологий, расширить научные контакты между вузами России и зарубежных стран. Многие проблемы, с которыми приходится сталкиваться создателям роботов, выходят далеко за рамки учебных программ и находятся на ближнем рубеже научных исследований.
Ольга Юрченко
Новости науки
Тесты на IQ абсолютно
бесполезны для детей
Канадский исследователь Джей Пи Дас (J.P. Das) из университета Альберты (University of Alberta) назвал тест на IQ совершенно бесполезным для работы с детьми, сообщает News-Medical. Для оценки умственных способностей детей и подростков психолог предложил свои инструменты. Дас отмечает, что в стандартном IQ-тесте важно лишь решение поставленной задачи. При этом исследователь считает гораздо более значимым, каким образом испытуемый приходит к этому решению.
Непригодность IQ-теста для работы с детьми Дас объясняет тем, что в юном возрасте человек физически не успевает получить информацию из книг, школьной программы и других источников. При этом у многих детей способности обработки новых данных ничуть не уступают возможностям эрудированных взрослых.
Для оценки того, как подросток обрабатывает информацию, Дас использует теорию, в 1994 году разработанную им и двумя его коллегами. Теория называется PASS (аббревиатура от «Планирование, внимание, многозадачность и успешное решение задач»). По мнению исследователя, эти четыре показателя позволяют наиболее точно определить умственные способности ребенка.
Ученые из Великобритании хотят
создать ребенка
от трех родителей
Группа британских исследователей из университета Ньюкасла (Newcastle University) обратилась за лицензией на создание эмбриона, сочетающего генетический материал трех родителей, пишет газета Daily Telegraph. Ожидается, что Управление по оплодотворению и эмбриологии человека (Human Fertilisation and Embryology Authority – HFEA) примет решение по этому прошению в течение ближайших недель.
Такая технология – не чистый научный эксперимент. Создание эмбрионов из материала трех родителей призвано помочь женщинам с генетическими нарушениями, выражающимися в неправильном строении митохондрий, иметь здоровых детей. Митохондрия – это «энергетическая станция» клетки, которая передается по наследству только от матери. Таким образом, в эмбрионе, который собираются создать британские исследователи, будут полноценный отцовский и материнский генетические материалы, а также донорская митохондриальная ДНК.
Ведущие исследователи Даг Тернбулл (Doug Turnbull) и Мэри Герберт (Mary Herbert) уже проводили подобные исследования на лабораторных животных. «В экспериментах на мышах было показано, что оплодотворенные яйцеклетки развиваются нормально, а затем из них рождаются здоровые животные. Однако могут выявиться значительные различия в экспериментах на животном и человеческом материале»,– написала Мэри Герберт в своей заявке на лицензию.
Представители HFEA заявили, что пока не приняли решения о законности таких экспериментов. Однако некоторые известные специалисты уже отметили, что подобные исследования – первый шаг к созданию «генетически модифицированного» человека.
