О прорывных направлениях развития

Как мне представляется, научно-техническое развитие России в последние десятилетия характеризуется: 1) отсутствием обоснованного долгосрочного прогнозирования и планирования, 2) отсутствием привязки к геополитическим целям страны. Последнее на самом деле важно. Отмечу, что долгосрочное планирование требует наличия в стране соответствующих институтов, типа DARPA и RAND Corporation, а длительное отсутствие публично сформулированных геополитических целей может быть мотивировано как политической конъюнктурой, так и другими причинами. Нельзя сказать, что попыток долгосрочного прогнозирования нет. В последние лет пять рядом министерств практикуется использование методик типа Форсайт. Однако они не дают более-менее значимых результатов прогнозирования на горизонте свыше 5 лет. Кроме того, Форсайт требует также наличия постоянной группы аналитиков, специализирующихся на применении этой методики, отслеживающих результаты предсказаний и выявляющих причины несоответствия прогноза реальности, как это делается, например, в Англии и Японии.

Тем не менее сейчас достаточно очевидно, что основные научно-технические усилия и капиталы, направляемые в НИОКР, сосредоточены на сравнительно небольшом числе направлений, которые очень сильно разветвляются внутри. Здесь в первую очередь нужно отметить робототехнику и биотехнологии. Поскольку биотехнологии не совсем моя область, то ниже рассматривается только робототехника.

Робототехникой на Западе, в первую очередь в США, серьезно начали заниматься с конца 1990-х, когда был взят курс на цифровизацию вооружённых сил и была принята программа "Армия будущего". На разработку военной робототехники в рамках этой программы была выделена громадная сумма - 22,5 млрд. долл. Япония обозначила робототехнику в качестве одного из семи национальных приоритетов, поставив целью стать мировым лидером в области домашней робототехники. Последним несколько лет назад в эту гонку вступил Евросоюз, принявший многомиллиардную программу по военной робототехнике.

Китай не объявлял официально своих планов в этой области, однако, судя по отдельным сообщениям о конкретных проектах, ведёт работы в области военной, планетарной и других видов робототехники. Южная Корея осуществляет план развития робототехники, одной из главных задач которого является стратегическое фокусирование на потребностях отдельных рынков - например, роботизированные системы наблюдения для Ближнего Востока, медицинские роботы для США и ЕС, а также роботы-уборщики, предназначенные для Китая и Юго-Восточной Азии.

Здесь уместно сказать о том, какие направления в робототехнике существуют.

Сама по себе робототехника (robotics) является междисциплинарной наукой, объединяющей следующие направления:

• бытовая (домашняя) робототехника  (home robotics), цель - создание домашних роботов. Объём рынка в 2010 г. составил около 25 млрд. долл.;
• медицинская робототехника  (medical robotics), цель - создание медицинских роботов. Оптимисты считают, что к 2020-2025 гг. большую часть проводимых медицинских операций будут выполнять роботы. Их внедрение позволит, в частности, решить проблему распространения вирусов и инфекций самими врачами и предохранения медработников от заражения;
• персональная робототехника  (personal robotics), цель - разработка персональных роботов - небольших, недорогих, простых и удобных в использовании. Это может быть, например, специальный вибротактильный костюм, с помощью которого можно обучить человека любым двигательным навыкам или ускорить выздоровление пациентов, которые проходят реабилитацию после различных неврологических травм, либо универсальный личный слуга-гуманоид (humanoid robot, personal robot).
• планетарная робототехника  (planet exploration robotics), цель - проектирование роботов для исследования планет;
• военная робототехника  (military robotics), занимается созданием:
• БПЛА  - беспилотный летательный аппарат (UAV, Unmanned Aerial Vehicle). Среди военных БПЛА могут быть выделены: тактические (tactical unmanned aerial vehicle, TUAV), малые (small unmanned aircraft system, SUAS), малые тактические (small tactical unmanned aircraft system, STUAS) и сверхмалые (MAV);
• НМР  - наземный мобильный робот (Unmanned Ground Vehicle, UGV) - автоматически управляемое (роботизированное) наземное транспортное средство; среди военных НМР различают: тактические (tactical unmanned ground vehicle, TUGV) и малые (small unmanned ground vehicle, SUGV), а также роботизированные транспортные средства для эвакуации раненых (robotic evacuation vehicle, REV);
• морские роботы  (unmanned maritime system, UMS) - автоматически управляемое (роботизированное) морское транспортное средство; роботы этого класса (в основном военного назначения) делятся на надводные и подводные (UUV).
• телеробототехника  (telerobotics), цель - создание телероботов (роботов, дистанционно управляемых телеоператором). Роботы для МЧС, МО и т. п.;
• промышленная робототехника  (industry robotics), цель - разработка промышленных роботов (industrial robot), число видов которых превышает три десятка. Лидером здесь является Япония - она обладает парком, насчитывающим более 350 тыс. индустриальных роботов. Всего в мире в 2011 г. насчитывается 1,1 млн. индустриальных роботов и около 17 млн. роботов других видов;
• эволюционная робототехника  (evolutionary robotics), цель - изучение методов эволюционных вычислений (evolutionary computation) для разработки искусственных нервных систем роботов;
• полевая робототехника  (field robotics), цель - исследование и создание автономных подвижных роботов для выполнения тех или иных работ в естественных, иногда (часто) экстремальных, условиях;
• биометрическая робототехника  (biometric robotics), цель - исследования и создание роботов с биометрическими возможностями, например с реакцией на прикосновения;
• биологическая робототехника  (biological robotics), цель - исследования и проектирование биологических роботов (биороботов, или биоботов); полностью биологические роботы не имеют в своей основе кремниевых компонентов, представляют собой искусственный интеллект на базе органической субстанции, способны расти за счет появления новых микроорганизмов, размножающихся под влиянием света, тепла и питательных веществ, могут решать некоторые вычислительные и логические задачи. В перспективе возможно создание более сложных биороботов, способных самоорганизовываться, работать в военной, производственной и медицинской сферах;
• микроробототехника  (microrobotics), цель - разработка сверхминиатюрных робототехнических устройств;
• наноробототехника  (nanorobotics), цель - создание нанороботов - устройств размером в единицы и десятки нанометров, которые смогут самостоятельно манипулировать отдельными атомами вещества. Наноробототехника входит в nanoscience - науку о наномире, нанонауки;
• нейроробототехника  (neurobotics), междисциплинарное направление на стыке искусственного интеллекта, биомеханики, неврологии, робототехники, био- и психофизики, цель - исследование проблем связи между центральной нервной системой и мускульной активностью человека, разработка бионических интерфейсов, создание искусственных частей тела (протезов), вживление их в организм взамен утраченных и управление ими, создание вспомогательных устройств (например, экзоскелетов, external skeleton) для реабилитации после травм и расширения физических возможностей человека.

Сейчас всё чаще говорят о появлении направления "наблюдательной" робототехники (робополицейские, роборегуляторы и т. п.). Планируется, что этот вид робототехники будет активно использоваться на вокзалах, в аэропортах, медицинских и учебных учреждениях.

Не уверен, что перечислил все направления робототехники, но надеюсь, что этого достаточно для представления об обширности самого направления. Отмечу, что, по мнению основателя корпорации Microsoft Билла Гейтса, в ближайшем будущем робототехнику ожидают революционные изменения, сравнимые с прорывом в вычислительной технике, произошедшим более 30 лет назад. Microsoft сейчас также активно работает в этом направлении.

С робототехникой связано не менее сотни других научно-технических направлений, в первую очередь искусственный интеллект (ИИ), на базе которого делается система управления роботами. В ИИ также входит полтора десятка научных направлений, в том числе машинное зрение.

Можно долго перечислять преимущества для бизнеса, которые даёт развитие робототехники, ниже в качестве примера перечислены преимущества промышленных роботов, по использованию которых Россия, к сожалению, находится на довольно низком уровне (по материалам www.prorobot.ru).

1. Роботы - это, прежде всего, снижение себестоимости производства. При этом, как показывает практика, снижаются как прямые, так и накладные расходы, что в конечном итоге положительно сказывается на конкурентоспособности предприятия. Тезис отлично иллюстрируется наиболее актуальным нынче энергетическим аспектом: поскольку никаких особых требований по освещённости и температурному режиму рабочих мест роботов не существует, есть отличная возможность значительно сэкономить на платежах за электричество: до 8% экономии затрат обеспечивает снижение нагрева помещения всего лишь на 1°C, а до 20% экономии обеспечит экономия на служебном освещении, совершенно ненужном роботам.
2. Роботы - это повышение качества, а также количества продукции, способной пройти выходной контроль. Роботы - это снижение отходов производства. Больше выход продукции, соответствующей стандартам, - меньше брака, меньше аварий и отходов по причине низкой квалификации сотрудников.
3. Роботы могут работать круглосуточно, без перерывов на выходные и праздники.
4. Роботы обеспечат быстрый переход на выпуск новой продукции, при этом никого не придётся переучивать, достаточно содержать в штате толковых программистов.
5. Роботы - это идеальная безопасность производства и минимум травматизма на рабочих местах.
6. Роботы исключают текучку кадров. Беда многих современных производств - текучесть кадров и сложности с набором квалифицированной рабочей силы. Хороший токарь нынче порой в большем дефиците, чем некоторые инженеры.
7. Роботы могут помочь значительным образом снизить текущие расходы предприятия - в первую очередь расходы, связанные с износом оборудования. Быстрый запуск и перенастройка оборудования, возможность быстрого перепрофилирования бизнеса позволяют точнее подсчитать ожидаемую производительность и эффективнее планировать вопросы сервиса.
8. Роботы - это значительная экономия места в крупных производственных цехах. Потребует техпроцесс - и роботов можно разместить где угодно - на стенах, на потолке. Тем более что робота можно дополнительно запрограммировать на работу в ограниченном пространстве.

Хотя в прошлом году робототехника и включена в список национальных технологических платформ, но её роль как мегапроекта в модернизации экономики страны явно недооценена.

Важно отметить, что по западным оценкам именно робототехника в ближайшие годы будет основным потребителем продукции полупроводниковой промышленности, чем в своё время были персональные компьютеры. Кроме того, развитие этой области - возможность подтянуть производство точной механики и механотроники, датчиков и др.

Работы в области военной робототехники в России ведутся, отдельные результаты соответствуют мировому уровню, однако в целом текущий уровень работ недостаточен, особенно в области военных роботов, что в период проходящей в мире смены поколения вооружений вызывает большую озабоченность.

Без перехода на использование робототехники Россия останется заложником ухудшающейся демографической ситуации и не сможет существенно поднять производительность труда и качество продукции в промышленности. Развитие домашних, социальных и медицинских роботов позволит решить проблемы обслуживания пожилых людей. Здесь видна большая социальная составляющая данного направления.

Наконец, что может быть самое важное, робототехника - громадный, стремительно растущий глобальный рынок, на котором Россия практически не представлена. По некоторым оценкам, объём мирового рынка робототехники сейчас составляет 9,4 млрд. долл., однако к 2018 г. аналитики прогнозируют рост до 85 млрд. долл. - во многом такие цифры будут обусловлены увеличением сектора роботов для сферы обслуживания, которые превзойдут производственный сектор. При правильной административной поддержке данного направления есть все возможности для того, чтобы объём рынка робототехники в России к 2020 г., как минимум, превысил 10 млрд. долл.

Учитывая всё вышесказанное считаю, что необходимо:

1. выделить робототехнику в одно из ключевых направлений модернизации экономики России;
2. создать в рамках Комиссии по модернизации Рабочую группу по робототехнике;
3. открыть при Президенте России "Институт стратегического планирования научно-технического развития России".

Понятно, что это начальные шаги - дальнейшие должны быть разработаны ИТ-сообществом и указанными структурами.