Roboti a nová průmyslová revoluce

Dokážeme odhadnout, jak budou třeba vypadat a fungovat ti další roboti, s nimiž se zřejmě budeme setkávat v příští fázi?

Virtuální prosíťování a znalostní integrace

Žijeme v období, kdy kolem nás doslova zuří čtvrtá průmyslová revoluce, způsobená prudkým rozvojem a konvergencí počítačových, telekomunikačních a automatizačních technologií při stálé platnosti Moorova zákona. Očekává se, že Moorův zákon bude platit ještě nejméně 15 let. Nejrůznější komunikační sítě, jako je Internet, Internet věcí, GSM a jiné kanály virtuálně čím dál tím více propojují fyzicky existující objekty reálného světa, včetně lidí, ledniček, robotů, nedokončených výrobků, vozidel či fotoaparátů. Hlavním znakem nastupující revoluce je tedy maximální komunikační prosíťování prvků reálného světa, které se chovají víceméně autonomně a navzájem komunikují jen, když je třeba. Složité systémy jsou konstruovány více jako systémy decentralizované, sestávající z autonomně operujících komponent (často nazývaných agenty) integrovaných prostřednictvím znalostí. Tedy znalostně podporovaná integrace vytváří propojením relevantních autonomních prvků vysoce flexibilní, decentralizovaný složitý systém.

Co znamená znalostní integrace? Každý element reálného světa (robot, soustruh, přepravní vozík či polotovar) je ve virtuálním světě reprezentován svým dvojčetem, tedy samostatnou datovou a znalostní strukturou - zatímco datová část obsahuje základní parametry svého fyzického objektu, který reprezentuje (rozměry, míru zatížení, dobu provozu, teplotu atd.). Znalostní část obsahuje znalosti, tedy pravidla chování, komunikace a interakce mezi dalšími dvojníky objektů patřících do stejného složitého systému. Právě tato pravidla představují tu znalost, která „drží systém autonomních částí pohromadě”, tedy ho integrují. Umožňují efektivní komunikaci mezi dvojníky pomocí velmi jednoduchých zpráv, které pak lze pomocí znalostí „vlastněných” jednotlivými dvojníky rychle a správně interpretovat. Pokud dvojníci nemají všechnu znalost k dispozici, mohou si ji doplnit nebo vyzvednout ve speciálních virtuálních kontejnerech znalostí (znalostních agentech), obsahujících poměrně rozsáhlé sémantické a ontologické datové struktury. Ontologické struktury uchovávané v takovýchto kontejnerech mohou popisovat např. celý výrobní proces, schopnosti robota, výrobní zařízení (dílnu), subdodavatelský řetězec, atd.

Od regulovaných robotů k autonomním

Roboti jsou, dle současné definice, stroje pracující s určitou mírou autonomie, vykonávající určené úkoly, a to předepsaným způsobem a při různých mírách potřeby interakce s okolním světem a člověkem-zadavatelem. Robot je obvykle schopen vnímat své okolí pomocí nejrůznějších senzorů, reagovat na něj a zasahovat do něj. Pokročilejší roboti jsou už schopni si vytvářet strojový model světa jako svoji určitou představu o něm, a dokonce i případně vyhodnocovat vliv svých zásahů do reálného světa a realizovat tak zpětnou vazbu, někdy spojenou se schopností učení z vlastní zkušenosti.

Současná průmyslová revoluce je charakterizována přechodem od robotů jako strojů regulovaných ke strojům autonomním - autonomní robot si sám volí cestu k cíli, který mu určil zadavatel, ale volba cesty je dána předem napevno naprogramovanou metodologií rozhodování. Tak jak rostou schopnosti strojů vnímat prostředí, vyhodnocovat ho, vytvářet si vnitřní model světa v rámci předpřipravených struktur, stávají se stále autonomnějšími.

Zatím však nelze hovořit o zcela inteligentních robotech - automatech, které by si samy volily cíle a člověka ke své činnosti již vůbec nepotřebovaly. Na ně si budeme muset ještě chvíli počkat. Velmi významnou roli v průmyslové revoluci ale sehrávají relativně autonomní roboti, kteří se díky svým dvojníkům stávají součástí prosíťovaného výrobního světa. Lze pozorovat, že se čím dál tím častěji objevují prvky jejich chování, které bychom jako pozorovatelé mohli považovat za inteligentní - nicméně si musíme stále uvědomovat, že jde o „inteligenci” přeprogramovanou napevno člověkem, nikoliv přirozenou inteligenci strojů.

Roboti a lidé spolupracují

Z nebezpečných monster umísťovaných do bezpečnostních klecí se stávají partneři lidí, kooperující stroje v plném slova smyslu. Týmy robotů a lidí budou muset v brzkém budoucnu úzce spolupracovat při realizaci náročných výrobních operací. Tedy roboti budou nejen chápáni jako stroje pro vykonávání fyzicky náročné opakující se práce, prováděnou namísto člověka, ale čím dál tím víc jako „parťáci“ stojící vedle svého lidského kolegy a pomáhající mu realizovat čím dál složitější a náročnější operace v rámci složitého distribuovaného výrobního systému. Roboti doslova vylézají z klecí a zůstávají připoutáni k systémovému celku jen prostřednictvím síťové komunikace. Role robota se tak posouvá z pozice „levného nemyslícího otroka” směrem k inteligentnějšímu a šikovnějšímu spolupracovníku člověka. Jejich vývoj jde směrem, kdy se již nesnažíme robotem nahrazovat schopnosti člověka, nýbrž je doplňovat.

V továrnách se objevuje pořád více tzv. kolaborativních robotů, schopných bezpečného fyzického kontaktu s člověkem bez potřeby ochranných bariér. Průkopníkem tohoto trendu jsou např. roboti firmy Rethink Robotics, u nichž dochází při kontaktu s člověkem k omezení síly a výkonu pomocí elastických akčních členů v kloubech. Bylo nutno překonat řadu technických problémů spočívající v tom, že omezení síly s sebou nese i malou tuhost a nepřesnost polohování. Výsledkem unikátního řešení je, že 20kilové rameno se chová jako těleso ve stavu beztíže a lze je ovládat pohybem jednoho prstu. Jiný kolaborativní robot ABB YuMi patří k prvním kolaborativním robotům nasazeným v českém průmyslu - v ABB Elektro Praga provádí složitější montáže společně s lidským operátorem. Robot může uvolnit své klouby, mapovat pohyby, které s rameny v uvolněném stavu provádí operátor, a zapamatovat si je (tzv. metodika teach-in). V průběhu kolaborativní součinnosti s člověkem může sám mírně přizpůsobovat své parametry tak, aby pohyby při kooperaci s člověkem byly co nejefektivnější.

Kooperativní roboti jsou zase připravováni ke spolupráci v týmu lidí a dalších robotů. Jsou obvykle vybaveni vnímacím podsystémem (např. kamerou), ale zejména schopností dostatečně efektivně odpozorovat pohyby jiných, intenzivně komunikovat a přenášet informace v rámci týmu, ale i fyzicky spolupracovat, se schopností vyhýbat se případným kolizím.

Pro kolaborativní a kooperativní roboty navrhl Roger McBride Allen (McBride 1996) modifikované Asimovovy zákony, které zní:

- Robot nesmí ublížit člověku.
- Robot musí spolupracovat s člověkem, kromě případů, kdy taková spolupráce je v rozporu s prvním zákonem.
- Robot musí chránit sám sebe před zničením, kromě případů, kdy tato ochrana je v rozporu s prvním zákonem.
- Robot může dělat cokoli chce, kromě případů, kdy je takové jednání v rozporu s prvním, druhým nebo třetím zákonem.

Roboti mohou v dnešní době nabývat nejrůznější podoby - kromě těch průmyslových, účelově zkonstruovaných pro vykonávání obvyklých průmyslových operací, lze najít celou škálu robotů - od humanoidů, které mnohé firmy vyrábějí pro zábavu nebo pro důkaz svých technických schopností (jako např. humanoidní roboti firem Toyota a Honda) až po zcela autonomní vozidla pohybující se v běžném automobilovém provozu bez řidiče či drony, podnikající samostatně nejrůznější náročné mise.

V průmyslové výrobě jsou autonomní samonavigující se transportní vozítka už ve větší míře vybavována malými roboty pro manipulaci s předměty při nakládce a vykládce. Integrace funkcí autonomního vozítka a inteligentního robota postupně povede ke splývání kategorií autonomní vozítko a pohyblivý robot. P. Shoichiro Toyoda, předseda firmy Toyota, již nejméně 15 let prosazuje vizi automobilu budoucnosti jako inteligentního robota na čtyřech kolech.

Více či méně inteligentní roboti se stávají užitečnými autonomními elementy složitých průmyslových výrobních úseků. Jejich schopnosti samostatně se rozhodovat, vybírat si nejvhodnější úlohy atd. porostou, zvyšovat se bude míra jejich samostatného uvažování (Bostrom 2014).

Roboti a Kurzweilova singularita

Často se diskutuje otázka, zdali nás jednou roboti úplně neovládnou tak, že ztratíme nad nimi kontrolu, tedy že dojde k tzv. Kurzweilově singularitě. Její dosažení autor tohoto fenoménu, Raymond Kurzweil, původně odhadoval na rok 2045 (Kurzweil 2005). Roboti však zatím nemají vědomí a schopnost sebeuvědomění jako nezbytnou podmínku pro stanovení cíle uchopení moci, proto se odhadovaná doba dosažení singularity s tím, jak se k roku 2045 časově přibližujeme, v odborných pracích stále oddaluje (Ford 2015). Je také otázkou, zdali k sebeuvědomění robotů vůbec někdy dojde, protože nezbytnou podmínkou jsou jednak přirozené emoce strojů, jednak jejich schopnost uvědomovat si svoje postavení v modelech světa, komunikovat na základě těchto modelů s jinými roboty v komunitě jako se stroji stejného druhu a zejména plánovat činnost k jistému cíli, který si roboti sami vytýčí (Kaku 2015, Brynjolfsson a McAfee 2015).

Tedy k dosažení Kurzweilovy singularity je třeba, aby roboti:

- začali projevovat emoce,
- rozpoznávali jiné roboty jako kolegy stejného rodu,
- začali samostatně kreativně vytvářet modely světa a stanovovali si vlastní cíle,
- byli schopni skutečné reprodukce.

První roboti „schopní vyjadřovat emoce” se již objevují, nicméně tyto emoce projevované ve formě smajlíků na obrazovce jsou předprogramovány a jsou jen jiným výrazem či symbolem pro úspěšnost či neúspěšnost kooperace či akce. Nejedná se o skutečný vnitřní pocit robota.

Zatím jsou roboti schopni rozeznávat kolem sebe lidi i další roboty, ale neuvědomují si v plném slova smyslu, kdo je kdo. Přes dílčí experimentální projekty nejsou ještě prakticky schopni vést s jinými roboty přátelskou komunikaci, necítí je jako kolegy. Dnešní roboti pracují s cíli, které jim předpřipravil člověk. Nedokáží si ale cíle volit, nemají vlastní cílevědomost. Chybí jim vědomí a sebeuvědomění.

Reprodukce robotů by měla spočívat ve vytváření dalšího pokolení jedinců, přebírajících ty nejlepší vlastnosti svých předchůdců-robotů, schopných evoluce, učení a samoučení. Nejde tedy jen o prostou replikaci nebo plně automatizovanou výrobu robotů pomocí robotů.

Klíčovým faktorem pro zodpovězení otázky, zda roboti převezmou vládu nad člověkem, je vědomí a sebeuvědomění robotů. Čím dál více vědeckých diskusí dospívá k názoru, že anorganická hmota nebude schopna reprodukce. Teprve tehdy, až součástí řídicího systému robotů budou např. syntetická organická hmota schopná přirozené adaptace, mutace a hledání optima přirozeným přírodním procesem, bude možné začít potenciálně uvažovat o postupném vytváření vědomí robotů. Představme si uměle vytvořenou organickou hmotu v podobě základů neuronových sítí, kde se synapse postupně posilují. Takovou organickou hmotu můžeme „posílit” směrem k požadovaným vlastnostem např. násilně vloženou syntetickou šroubovicí DNA, tak jak se to v lednu 2017 údajně poprvé úspěšně podařilo experimentálně v rámci vytváření poloumělého života na The Scripps Research Institute (TSRI) v San Diegu. Na této cestě však bude třeba ještě mnohé vykonat.

Pokud člověk robotům neumožní, aby si sami stanovovali cíl, eventuálně podrží svoji ruku na vypínači energie, je velká naděje, že k singularitě vůbec nedojde. Rozhodně se jí není třeba obávat v příštích desetiletích či v souvislosti se čtvrtou průmyslovou revolucí. Ta s sebou přináší masové nasazení čím dál tím autonomněji operujících a s člověkem kooperujících robotů, kteří se napojují na informační a komunikační sítě a stávají se plnohodnotnými prvky výrobních systémů decentralizovaných řešení. Dokážou se do značné míry samostatně rozhodovat, napodobovat operace prováděné člověkem nebo komplementárně spolupracovat, přičemž ale spíše, než že by nahrazovaly činnost člověka, tak jeho schopnosti a možnosti doplňují a znásobují (Mařík 2016). Hlavní trendy nové průmyslové revoluce v oblasti robotiky jsou zvyšování autonomie robotů a jejich zapojení do prosíťovaného virtuálního světa. Kurzweilova singularita je zatím spíše teoretickým pohledem science fiction a nemusíme se jí - pokud budeme dodržovat některé elementární etické principy - v dohledné době zatím obávat. Překážek a otázek na cestě k vyšší autonomii a samostatnosti robotů je opravdu ještě hodně - povšimněme si jen četnosti havárií dnešních vozítek bez řidiče.