4. Проблема взаимодействия человека и робота

Одной из центральных проблем роботизации является проблема взаимодействия человека и робота, проблема правильного распределения функций между ними. Человек - творец роботов - неизбежно испытывает на себе многостороннее влияние процесса роботизации физического и умственного труда.

Вопрос о том, какие функции из числа тех, которые должна выполнять система "человек - робот", доверить роботу, а какие оставить человеку, возникает главным образом на этапе анализа и проектирования таких систем. Этот вопрос имеет свою историю. На различных этапах эволюции роботов, описанной в первой главе, он решается по-разному. Сначала человек передал роботам двигательные функции (программные роботы), затем - функции восприятия, - переработки информации и управления (роботы второго поколения). По мере появления и развития роботов третьего поколения человек передает роботам такие интеллектуальные функции, как обучение на опыте и адаптация, формирование понятий и распознавание, логический анализ и планирование поведения, принятие решений... Мы ограничимся здесь рассмотрением проблемы распределения функций в системах "человек - робот" в том виде, в каком она встает сегодня.

Прежде всего заметим, что эта проблема является частью более общей проблемы распределения функций в системах "человек - машина", решением которой занимается эргономика. Эргономика - это наука об организации взаимодействия в системах "человек - машина" в процессе труда. Эргономика лежит на стыке таких наук, как психология, физиология, биомеханика, техническая эстетика, гигиена труда и др. Ее предмет - взаимодействие человека или коллектива с машиной или группой машин. Поэтому эргономику не интересует ни человек, ни машина как таковые. Именно в этом заключается ее своеобразие. И хотя человек всегда стремился механизировать и автоматизировать свою трудовую деятельность с помощью машин, эргономика лишь недавно оформилась как самостоятельная дисциплина. (Имеются и другие названия этой дисциплины - "инженерная психология", "человеческая инженерия" и др.)

Различают три исторических этапа в исследованиях трудовой деятельности. Очень долго - вплоть до начала XX века - в центре внимания исследований были машины: сначала ручной инструмент и оружие, затем машины в собственном смысле этого слова (механизмы, станки, транспортные средства,- средства автоматики и т. п.). Человек более или менее приспосабливался к этим машинам, а период освоения их был, как правило, очень продолжительным. Поэтому основное внимание уделялось поискам методов профессионального отбора и обучения человека, исходя из особенностей машин.

Чем больше возрастали сложность, совершенство и стоимость машин и чем больше в связи с этим на первый план выдвигалось требование их рентабельности, тем более очевидным становилось значение ошибок и ограничений, присущих человеку, занятому физическим или умственным трудом. Если единственная ошибка летчика может привести к гибели людей и самолета миллионной стоимости, то естественно возникает вопрос о том, как можно помочь человеку в процессе эксплуатации машины.

Осознание роли человека привело к новому этапу исследований трудовой деятельности, в центре которого стоит человек. Основная задача этого этапа, занимавшая специалистов по труду, заключалась в приспособлении машины к человеку с учетом "человеческих факторов", т. е. присущих человеку особенностей и ограничений.

И, наконец, лишь недавно, к началу шестидесятых годов, исследователи пришли к выводу, который сегодня кажется очевидным: основным предметом исследований, направленных на увеличение эффективности труда, должна быть сама система "человек - машина". При этом в должной мере должны учитываться характеристики как человека, так и машины. Сейчас эргономика находится на третьем этапе - этапе анализа человеко-машинных систем. Этот анализ необходим для рационального (или даже оптимального) распределения функций между человеком и машиной.

В чем же специфика эргономики систем "человек - робот"?

Можно выделить два основных направления развития эргономики таких систем: приспособление робота к человеку и приспособление человека к роботу. В настоящее время ведущее место занимает первое из указанных направлений. Его целью является проектирование удобных для человека средств связи, ручного управления и контроля за функционированием робота. Важной предпосылкой приспособления робота к человеку являются возможно более точное знание и учет психофизиологических характеристик человека, играющих важную роль при его взаимодействии с роботом. К числу таких характеристик относятся утомляемость, настроение, отношение к работе, скорость обработки сенсорной информации, время реакции, усталость, способность решать интеллектуальные задачи и т. п. На основе этих данных можно разрабатывать рекомендации, инструкции, программное обеспечение и специальную аппаратуру, обеспечивающие приспособление робота к человеку.

Первыми роботами, хорошо приспособленными к человеку, были копирующие манипуляционные роботы, созданные в 40-х годах для выполнения ряда тонких технологических операций в атомной промышленности. Затем появились антропоморфные экзоскелетоны, о которых мы уже говорили в первой главе, и, наконец, обучаемые человеком программные роботы.

Необходимо подчеркнуть, что робот, как и, скажем, автомобиль или самолет, является объектом повышенной опасности. Поэтому для большей гарантии безопасности человека, взаимодействующего с роботом, желательно, чтобы в программу поведения робота была заложена определенная осмотрительность, забота о безопасности человека.

Прогресс в области приспособления роботов к человеку очень важен для создания совершенных протезов, заменяющих поврежденные конечности, органы чувств или даже интеллект человека. Антропоморфный манипулятор или педипулятор - это просто механическая замена утраченной руки или ноги из плоти и крови, а человек с механической рукой или ногой представляет собой сложную систему, состоящую из робототехнических и биологических элементов. В настоящее время учеными ряда стран уже созданы искусственные руки и ноги, управляемые биотоками мозга, которые позволили некоторым инвалидам вернуться к физическому труду. Это стало возможным благодаря тому, что управляющие сигналы мозга, которые вызывали эффективную мышечную активность до ампутации, остаются эффективными и при управлении искусственными конечностями при помощи миниатюрных приводов, встроенных в "суставы". Таким образом, приспособление роботов (или их отдельных частей) к человеку приводит к новой технике протезирования, основанной на создании специальных биотехнических систем, состоящих из биологических и робототехнических элементов.

По мере эволюции роботов происходит сближение функций человека и робота и их теснейшее переплетение в трудовом процессе. Так, например, при использовании роботов первого поколения роль человека сводится лишь к обучению робота требуемым программам движения и к общему контролю за его функционированием. При управлении роботами второго поколения в супeрвизорном режиме человек уже осуществляет визуальный анализ и распознавание обстановки в среде обитания робота, а также целеуказание, контроль и в случае необходимости (например, в аварийной ситуации) ручное управление роботом. Взаимодействие между человеком и роботами третьего поколения можно себе представить как активный диалог на некотором языке, понятном роботу. Перечисленные обстоятельства приводят к необходимости приспособления человека к роботу, т. е. к обучению его правилам поведения и обращения с роботом, выработке навыков эксплуатации робота, изучению средств связи, техники безопасности, контроля и ручного управления роботом. Для решения этой проблемы применяются специальные тренажеры типа "человек - робот". И тем не менее нужно констатировать, что проблеме приспособления человека к роботу эргономика уделяет незаслуженно мало внимания. Говоря о взаимодействии человека и робота, уместно вспомнить о трех законах систем "человек - робот", сформулированных американским писателем-фантастом и ученым А. Азимовым:

1. Робот не может причинить вред человеку или своим бездействием допустить, чтобы человеку был причинен вред.

2. Робот должен повиноваться командам, которые ему дает человек, кроме тех случаев, когда эти команды противоречат первому закону.

3. Робот должен заботиться о своей безопасности, поскольку это не противоречит первому и второму законам.

Эти законы, по мысли А. Азимова, должны полностью гарантировать безопасность человека в системах "человек - робот".

При распределении функций между человеком и роботом и организации их взаимодействия можно исходить из различных критериев эффективности системы "человек - робот". Какому из этих критериев отдать предпочтение, зависит от общего подхода к решению проблемы. Так, в условиях капиталистического производства на первом месте стоит прибыль от эксплуатации систем "человек - робот"^*. Другая крайность заключается в том, что некоторые специалисты по эргономике видят роль роботизации только в "гуманизации труда", в максимальном "облегчении участи человека". При этом совершенно игнорируются экономические факторы, связанные с производительностью и качеством труда, себестоимостью продукции и т. п.

^* (Значительные успехи в автоматизации производственных процессов на базе ЭВМ и роботов привели в последнее время к тому, что некоторые специалисты выдвинули концепцию, согласно которой человек по своим свойствам близок к тому, чтобы стать "тормозом" научно-технического прогресса. Такая пренебрежительная оценка человека является глубоко антигуманной и находится в резком противоречии с марксистско-ленинским мировоззрением.)

По-видимому, наиболее правильным является подход, согласно которому взаимодействие человека и робота нужно организовывать таким образом, чтобы обеспечить максимальную экономическую эффективность системы в целом при обязательном соблюдении условий, гарантирующих охрану здоровья, работоспособность и тем более личную безопасность человека. Этого можно достигнуть путем взаимного приспособления человека и робота.

Решение проблемы оптимального распределения функций между человеком и роботом и организации их взаимодействия должно основываться на принципе: человеку - человеческое, а роботу - роботное. При этом нужно исходить прежде всего из интересов человека, из условия обеспечения максимального удовлетворения потребностей как общества в целом, так и каждого человека.