Колевка човеколиких робота

ИНТЕРВЈУ
У Београду, у Институту "Михајло Пупин", начињени су први и пресудни кораци у осмишљавању и изради човеколиких (хуманоидни) робота. Теоријску подлогу у методи "тачка нула момента", која представља праначело кретања "механичких двојника", утемељио је академик Миомир Вукобратовић шездесетих и седамдесетих година прошлог века, оснивач надалеко признате "београдске школе роботике". Двоструки доктор наука, редовни члан Српске, Руске и Европске академије наука, уз још десетак и више иностраних, један је од неколико најцитиранијих роботичара на свету (више од 2.000). Иако у поодмаклим годинама (на самом измаку 76. лета), својим жустрим духом и смелим замислима плени пажњу саговорника.

На основу чега тврдите да је Србија колевка човеколиких (хуманоидни) робота? Да ли још ко од позваних у свету то признаје?

– Неспорна је чињеница да су активни егзоскелетни системи први пут остварени крајем шездесетих и почетком седамдесетих прошлог века у Београду, у Институту "Михајло Пупин". Наше прво јавно међународно приказивање у Дубровнику 1972. изазвало буру одушевљења и одобравања.

Потврда је касније стигла и у виду написаних мишљења најпознатијих светских роботичара. Проф. др Џорџ Беки је рекао: "Вукобратовић и његова група су остварили огроман утицај на развој рехабилитационе роботике. ... Његов рад на аутономним егзоскелетним системима је запањујуће одважан, у односу на стање технологије у то време. Ове машине су умногоме изван свог времена, међутим техника анализе стабилности и управљања системима, у чему су остварили пионирске резултате, постављају Институт ’Михајло Пупин’ и његову групу за водећу у утицају развоја локомоционе роботике у свету у то време."

У извештају Националној академији наука САД 1975. професор Роберт Мекги је написао: "Немам никаквих недоумица да их је ово истраживање учинило светским лидерима у области ножних локомоционих система. У овом тренутку ми имамо две главне линије истраживача од којих је једна у Институту ’Михајло Пупин’, под руководством др Вукобратовића, која се бави алгоритмима управљања...".

Како је изгледао први вештачки двоножни ход који сте, са сарадницима, остварили још 1969. године?

– Математички смо описали и одредили услове под којим ће двоножни ход бити стабилан. У низу рачунарских симулација проверили смо понашање и управљање без поремећаја или са њима. Могли смо да приступимо изради ходајућих машина које би водиле човеколикој роботици. Међутим, с тадашњим финансијером (Америчка научна фондација) договорено ја да се направи употребљив производ. Зато је одлучено да то буде активни егзоскелет – роботски ортопедски систем који омогућава ход параплегичарима – сада незаобилазни део историје роботике.

Која је суштинска теоријска претпоставка за такво достигнуће? Шта значи, у ствари, "тачка нула момента"?

– Без суштинске теоријске претпоставке, методе "тачке нула момента" (Zero Moment Point), коју смо установили крајем шездесетих и почетком седамдесетих година, савремени хуманоидни роботи не би могли да ходају. Да би се остварио ход, неопходно је стално одржавати равнотежу током хода (динамички баланс). Другим речима, мора се спречити ротација стопала око ивице којом се ослања на подлогу. А то је могуће ако је збир свих момената који делују на хуманоидни систем у односу на стопало једнак нули. Тачка на стопалу за коју важи овај услов назива се "тачка нула момента".

Зашто су истраживања у роботици ограничена малтене на Институт "Михајло Пупин"? Ако је семе замисли које сте пре готово четири деценије посејали родило у Јапану, због чега није проклијало у нашој земљи?

– Сами почеци су, заиста, били везани за Институт "Михајло Пупин", међутим морамо поменути Ортопедску клинику у Београду, Машински факултет у Београду и још неке установе које су, у мањој или већој мери, допринеле истраживањима. Друго је питање зашто то што смо теоријски први урадили није довело до практичних резултата код нас. Разлози су двојаки. Да би се теоријски резултати могли применити, било је потребно остварити одређени технолошки развој. Тога смо сведоци јер је 16 година касније у Јапану први пут и примењена наша метода. Као и у природи, тамо где је тле најплодније бачено семе најпре проклија. Ми смо као научници објавили своја достигнућа, а искористио их је онај ко је праву вредност препознао. Неки наши резултати су у време настанка били испред времена, чак у светским размерама – свет их је откривао неколико година касније.

Колико је овдашњих врхунских роботичара, којима сте били учитељ, наставило успешан истраживачки рад у иностранству? Зар није било икаквих погодности да остану?

– Поносан сам чињеницом да су људи поникли у нашој средини постали врхунски стручњаци (Бранислав Боровац, Вељко Поткоњак, Мања Кирћански, Ненад Кирћански, Драган Христић, Драган Стокић, Александар Родић, Весна Живковић, Душко Катић и други) на престижним универзитетима у свету, у Америци, Канади, Европи, Аустралији. Понеко је, срећом, остао. Не могу да осуђујем оне што су отишли, ја сам остао и поред бројних понуда најцењенијих светских центара.

Мало је животних примера да су роботи нашли посао код нас. Имате ли за то објашњење?

– У време тзв. велике Југославије прављене су прилично оптимистичке процене увођења робота у индустрију. Разградња државе и разарање у ратовима учинили су да ми готово немамо озбиљну индустријску производњу, а тиме ни потребу за роботима. Тек када производња крене, нешто ће се променити. Вероватно ће роботи ући у нашу индустрију кроз страна улагања која ће донети савремену технологију. Тако ћемо имати јак домаћи научни развој, а роботизацију увезену из иностранства.

Чини се да роботика у свету доживљава препород, нарочито за свемирска проучавања, војне намене, за погубна занимања за људе итд. Какви се продори очекују у следећих десетак година?

– Препород је права реч. После двадесетак година застоја у индустријској роботици која је, признаћемо, достигла своје садашње границе, хуманоидна и роботика специјалне намене је у великом успону. Нажалост, ту су и војна истраживања која све више прихватају да човека у убијању замени машина. Очекујем усавршавање тзв. персоналних робота, свакодневних кућних помагача. Данас већ можемо да купимо робота усисивача или робота забављача. Мислим да ће ускоро свака кућа имати по једног.

Када ће бити робот потпуно истоветан човеку, што у механичком смислу значи да ће имати свих 350 степени слободе кретања? Докле се у том погледу стигло?

– Данас знамо да човек своје покрете остварује са око 700 мишића. То је, отприлике, око 350 степени слободе, уколико усвојимо да пар мишића (протагонист и антагонист) чини један степен слободе, а то је једнако једном електромотору. Очекујемо да робот који је у механичком погледу истоветан човеку има око 350 електромотора или исти број других механичких покретача. Најсавременији хуманоидни роботи достижу 30 степени слободе. У лабораторијским симулацијама (провере) истраживачи баратају са око 100 степени слободе. Најновије анализе биомеханичких одлика човека умногоме усложњавају структуру хуманоидних система. Утврђено је да се покретање појединих човекових делова тела (раме, колено, кук) могу сврсисходније моделовати такозваним синовијалним зглобовима који, осим ротације, узимају у обзир и транслације у више праваца. Ни најмодернији електромотори нису у стању да остваре такве покрете. Међутим, развој других покретача, као што су вештачка мишићна влакна, засигурно нас приближава ономе чему тежимо. Главни изазов јесте: како да са што мање степена слободе (мотора) остваримо што природнији (антропоморфни) ход сличан људском? Друго је питање да ли је, заиста, потребно да човеков "механички двојник" располаже са свих 350 степени слободе. Човек се развијао милионима година прилагођавајући своје механичке способности условима у којима је живео. Зато је уведен појам тзв. степена антропоморфизма, који представља однос што природнијег кретања механичког система са што мањим бројем степена слободе. Другим речима, желимо да направимо "механичког двојника" који се креће готово као човек, а да укључимо мање покретача (електромотори, вештачки мишићи, хидраулични цилиндри итд.) и смањимо енергетски утрошак.

С друге стране, сведоци смо уплива хуманоидних система у поједине области човековог живота, као што су забава, спорт итд. Већ данас постоје компјутерски програми који побеђују шаховске велемајсторе. Предвиђамо да ће се такав тренд наставити и у осталим спортским гранама: уколико се роботи не укључе у надметања (а већ играју фудбал), помагаће у тренирању.

Сматрате ли да је, у суштини, највећи изазов може ли се вештачки мозак изједначити с људским?

– Ово и јесте и није роботичарски изазов. Наравно, вештачка интелигенција све више утиче на развој роботике, али је то друга научна дисциплина. Ми још нисмо проникли у многе тајне људског мозга, само смо, да тако кажем, загребали површину. Тако је и с вештачком интелигенцијом, тек смо на почетку. Мислим да чак и ако се то деси, неће бити брзо. Потребан је велики напредак технологије.

Једно од најузбудљивијих подручја истраживања представљају нанороботи. Верујете ли да ће те мајушне скаламерије, величине неколико милионитих делова милиметра, знатно побољшати наше (биолошко) тело?

– Роботика напредује задивљујућом брзином. Ко је пре десет година могао да претпостави да ће роботи данас играти, шетати, руковати се, скакати. А тек у медицини: постоје хируршки роботи који, додуше, обављају неке рутинске захвате, али то је почетак. Потребно је да технологија много узнапредује, пре свега прецизних склопова. Ту је и питање извора напајања, које сматрам суштинским. Можда је спој (симбиоза) постојећих биолошких организама (простих вишећелијских) и малих подсклопова вероватније решење него израда тако мајушног робота.

Које бисте зрнце мудрости подарили својим наследницима?