Martin Kysilka,15. BŘEZNA 2019

Výzkum v oblasti robotiky zaznamenal v posledním desetiletí obrovský pokrok. Současné technologie však mají stále mnoho nedostatků, kvůli kterým se řadí do kategorie „not good enough“ – tedy ne dostatečně dobré.

Magazín Science Robotics identifikoval 10 největších překážek současné robotiky. Jeho redaktoři založili online dotazník, ve kterém lidé řešili různé otázky týkající se robotiky. Experti poté zúžili výběr do 30 nejdůležitějších témat, která se pak rozřadila do 10 největších výzev, jejichž rozhřešení bude mít v následujících pěti až deseti letech nesmírný dopad na naši společnost. 

1. Materiály a nové výrobní procesy

Robotika už dávno není jen o motorech a ozubených kolečkách. Čím dál tím víc se experimentuje s umělými svaly, měkkou robotikou a novými výrobními procesy, které dokážou vyrobit materiály s více vlastnostmi.

Tyto multifunkční materiály se skálají ze senzorů, pohybových systémů a technologií pro sběr či skladování energie. Kombinace takto rozdílných elementů vyžaduje zcela nové výrobní procesy, které dokážou spojit výrobu mikro a nano struktur s výrobou větších komponentů.

Další slibný podobor jsou 4D materiály, které dokážou měnit tvar, přizpůsobit se prostředí a regenerovat se. 

2. Bio-hybridní roboti a roboti inspirovaní přírodou

Odpovědi na zapeklité otázky z robotiky se často nachází v hlubinách oceánu nebo v říši hmyzu. Mnoho inženýrů se při řešení problémů obrací k biologii, kde hledá inspiraci u živých organismů. 

Robotika dosáhla ve vývoji umělých svalů pozoruhodných výsledků. Svaly jsou však stále poněkud neohrabané, málo výkonné a vyžadují značnou spotřebu energie. Vkládání živých buněk do robotů může vyřešit problém s pohonem u malých robotů a zároveň je obdarovat schopnostmi autoregenerace a vnímání. Onou překážkou je právě integrace organických látek s anorganickými.

3. Energie

Elektromobily, smartphony, drony, obnovitelné zdroje energie a mobilní roboti mají jednu společnou slabinu – skladování energie. Technologie pro uskladňování energie ztrácí tempo s ostatními technologiemi, a značně tím zpomalují jejich další vývoj. Tento nedostatek trvá již několik let.

Paralelně s vývojem výkonějších baterií se musí uzpůsobit – snížit – i spotřeba energie u robotů, případně jim dodat nové zdroje energie. Dva nejslibnější způsoby jsou sběr energie z okolního prostředí nebo bezdrátový přenos.

4. Swarm roboti

Swarm znamená v angličtině „roj“. Jedná se o nový fenomén drobných robotů ale v početném množství. Roj minirobotů je v mnohých případech levnější a flexibilnější variantou k velkým specializovaným robotům. Swarm roboti se díky umělé inteligenci opravdu dokážou chovat jako roj – koordinovaně se pohybovat, vzájemně si vypomáhat, vmínat okolní prostředí.

Co robotickým rojům brání v rozletu je jejich ovládání. Zatímco menší roje potřebujou být řízeny centrálně, větší roje vyžadují více decentralizovaný přístup. 
Swarm roboty je také potřeba fyzicky připravit na různé podmínky a případná náhodná poškození.

5. Navigace

Jedno z klíčových užití robotů bude objevování míst, kam se člověk jen tak nedostane – například do hlubin oceánu nebo vesmírné mise. Roboti tak musí být připraveni na prozkoumávání nezmapovaných a často nehostinných míst.

Nejtěžším úkolem bude dát strojům schopnost přizpůsobit se a především ponaučit se z předešlých neúspěchů – například ze špatné navigace. To bude vyžadovat vysoký stupeň autonomie, která robotům umožní monitorovat se a přenastavovat, zatímco budou sestavovat obraz okolního světa z několika různých datových zdrojů.

6. Umělá inteligence

Hluboké učení dalo strojům schopnost rozpoznávat vzorce. Abychom dosáhli adaptabilních létajících robotů, musíme je také naučit jistých modelů logiky (model-based reasoning), aby dokázali řešit problémy a předvídat situace.

Řešením bude vytvořit umělou inteligenci, která si bude vědoma svých limitů a bude schopna učit se novým věcem. Dále bude nutné vytvořit systémy, které se budou moci svižně učit z limitovaných sad dat namísto milionu příkladů, jako je tomu u hlubokého učení. Hlubší porozumění lidské mysli a mozku nám pomůže přijít s lepší umělou inteligencí.

7. Brain-Computer Interfaces

BCI je rozhraní propojující mozek s počítačem neboli pojítko spolupráce mezi mozkem a zařízením. Již nyní existují BCI zařízení, prostřednictvím kterých je možné ovládat robotické paže nebo vysílat příkazy do softwaru. Co nás však nyní zajímá, je monitorování a měření mozkové aktivity tak, abychom z ní mohly vytáhnout data, která bychom použili pro trénování umělé inteligence.

Nynější metody, jak toho docílit, jsou drahé a těžkopádné. Mnoho výzkumníků proto vyvíjí kompaktní nízkoenergetické bezdrátové zařízení, které by se nemuselo zdlouhavě kalibrovat před každým testováním, jako tomu je doposud. 

8. Sociální interkace

Pokud roboti vstoupí do každodenního světa lidí, budou se také muset naučit, jak se v přítomností lidí chovat. To bude velmi obtížné, poděvadž máme mnoho modelů lidského chování a už si ani neuvědomujeme, jak moc složitá a spletitá naše společnost je. 

Sociální roboti se budou muset naučit sociální kognice, mimiku, intonace, porozumět kultrurnímu a sociálnímu kontextu, pochopit mentální stav dotyčného člověka a přizpůsobit tomu své chování.

9. Lékařští roboti

Zdravotnictví je jeden z oborů, kde roboti budou mít významný dopad již v blízké budoucnosti. Zařizení, která rozšiřují chirurgovy schopnosti se stávají běžnou součástí operačních sálů. Další metou je zvýšit jejich autonomii tak, aby dokázala fungovat i ve velmi rizikových situacích.

Autonomní robotičí asistenti budou muset rozpoznávat anatomii člověka v několika různých kontextech. Při operaci autonomní robot osvobodí lidského chirurga od rutinní procedůry a nechá ho vyniknout v tom, v čem je člověk ještě stále lepší – flexibilita, chápání souvislostí a improvizace. 

Dalším fascinujícím fenoménem jsou mikro/nano roboti. Ti operují přímo uvnitř lidského těla. U těch je zatím nějvětší problém navigace a spolehlivé doručení léku. 

10. Etika a bezpečnost

Až vyřešímě všechny výše zmíněné nedostatky a roboti budou ve velkém integrování do našich životů, na řadu přijdou etické hlavolamy. Problém může například nastat, pokud budeme na roboty spoléhat více, než by bylo zdrávo. Mohli bychom tak přijít o jisté dovednosti, které by nám chyběly v kritických situacích.

Pokud bychom dali strojům možnost rozhodovat o otázkách, o kterých by z etických důvodů měli rozhodovat pouze lidé, následky by mohly být katastrofální.