Проникновение роботов в нашу жизнь происходит вовсе не так, как описывали писатели-фантасты в 1930‑е и 1940‑е годы. Умные андроиды среди нас все еще не живут, однако на производстве их занято уже более 1,6 млн. Все крупнейшие технологические державы вкладываются в национальные программы развития роботостроения, полагая, что оно станет будущей «отраслью отраслей».
Парадокс: широкую общественность роботы интересуют в основном только тогда, когда разработчикам удается хотя бы чуточку их «очеловечить» — научить проявлять эмоции, играть на музыкальных инструментах, двигаться с человеческой грацией и т. д. Реже в сводки новостей попадают достижения в области создания бытовых роботов: пылесосов, мойщиков бассейнов, газонокосильщиков. Зато вселенная промышленных роботов для обывателя почти невидима (возможно, потому что скрывается за скучным словосочетанием «автоматизация производства»). Между тем жизнь здесь бурлит, и новая технологическая революция, по всей видимости, начнется именно отсюда.
Роботы трудятся на конвейерах уже более полувека: первую механическую «руку» весом почти две тонны установили на заводе General Motors в Нью-Джерси еще в 1961 году. Робот, получивший имя Юнимэйт, занимался разгрузкой только что отлитых автомобильных деталей и точечной сваркой. Промышленные роботы остаются самым привлекательным сегментом рынка, учитывая высокую потребность индустрии и стоимость, по которой они продаются. Средняя цена одного робота вместе с программным обеспечением — $100–200 тыс., а некоторые робокомплексы (например, хирургические) продаются за $10 млн. IFR оценила мировой рынок промышленных роботизированных систем в 2013 году в $29 млрд. Это одна из самых «горячих» отраслей для производителей и инвесторов: по некоторым оценкам, к 2025‑му она достигнет $70 млрд.
2014 год стал рекордным по количеству проданных промышленных роботов. По данным IFR, компании по всему миру установили их 225 тыс. штук — на 27% больше, чем годом ранее. Экспансия робототехники полным ходом идет в горной добыче, металлургии, на транспорте и в логистике, в сельском хозяйстве, торговле, медицине — да практически в любой отрасли. Причем роботы автоматизируют не только рутинные конвейерные операции, но и те виды деятельности, которые раньше были под силу только людям. Летают автономные коптеры, ездят беспилотные автомобили, роботы-спасатели исследуют завалы, специализированные роботы контролируют атомные реакторы, собирают плоды с деревьев и ремонтируют трубопроводы. Роботы уже умеют убираться, танцевать, ассистировать в операционных — и даже писать журнальные статьи. Этим летом японская компания Yaskawa Electric обучила робота‑манипулятора Motoman-MH24 технике владения японским мечом катаной, на что у человека ушли бы годы тренировок. Промышленный робот состязался в скорости рассечения разных предметов с одним из лучших мастеров японского клинка Исао Мачии и сумел обойти обладателя мирового рекорда в нескольких раундах.
— Само слово «робот» приоткрывает завесу над будущим, которое нас ожидает, — говорит Евгений Плужник, первый проректор Московского технологического института. — Этот неологизм был придуман братьями Карелом и Йозефом Чапеками как производное от чешского robota — «подневольный труд» или rob — «раб». Речь идет не о подмене человека роботом, а о замене им «профессионала». Промышленные и сервисные роботы, агрегаты, машины и программы, которые едва ли напоминают своим внешним видом homo sapiens, но с легкостью замещают его, — вот предназначение и цель автоматизации. А борьба за производительность и, следовательно, конкурентоспособность стран на мировом рынке будет вестись на полях производства различных роботов.
Я твой слуга
Хотите увидеть робота — загляните на ближайший крупный завод в Европе, США или Азии. На сборочной линии фабрики Tesla Motors во Фремонте (штат Калифорния, США) 160 различных роботов помогают в производстве электромобиля Tesla Model S. Юркие оранжевые роботы Kiva Systems обслуживают десять складов крупнейшего в мире интернет‑магазина Amazon. Они собирают заказы и доставляют их людям, которые вручную упаковывают и отправляют посылки по почте. Amazon купил компанию Kiva за $775 млн в начале 2012 года и недавно переименовал ее в Amazon Robotics, собираясь развивать роботостроение под собственным брендом. На заводе Philips в Нидерландах 128 роботов производят электробритвы. Единственные люди на нем — девять сотрудников, которые проверяют качество готовой продукции.
Роботы на производстве сегодня используются совсем не так, как в былые времена. Прежде на них сгружали всю «черную» работу, заставляя выполнять монотонные или опасные для здоровья задачи, часто в грязи и вредных условиях. Современные компьютерные технологии способствовали превращению роботов из чисто мускульного ресурса в работников интеллектуального труда. Всевозможные датчики, сенсоры и программные приложения добавили им «извилин», которые, например, позволяют быстро решать задачи по оптимизации используемых в производстве материалов. Эффективность растет даже на мелкосерийном производстве: машины быстрее подстраиваются под смену задач на технологической линии. Роботы выигрывают не только в том, что касается быстроты работы «мозга», но и в мультизадачности: в конце концов, манипуляторов у робота может быть гораздо больше, чем рук у человека. И это не считая экономии на освещении, отоплении, питании, соцпакете, перерывах на отдых и сон. К тому же работодателю можно забыть о профсоюзах!
Такие аргументы убеждают корпорации по всему миру. Чтобы измерять степень роботизации стран, отраслей и отдельных производств, был придуман специальный показатель — плотность роботов. Он характеризует их количество на каждые 10 тыс. производственных работников. Средний показатель по миру — 40–50, а выше всего он в Южной Корее (396 в 2013 году) и Японии (332). Азия вообще стала эпицентром индустриальной автоматизации: на этот регион приходится до двух третей продаж промышленных роботов. Евросоюз и Северная Америка дышат азиатам в затылок. В автомобильной промышленности, где применяется сегодня около 40% роботизированных систем, показатель плотности роботов уже перевалил за тысячу в пяти странах — США, Франции, Германии, Италии и Японии. Другими словами, на каждые десять работников здесь приходится по роботу.
Китай, вовремя сообразивший, что невозможно стать первой экономикой мира благодаря одной лишь дешевой рабочей силе, также становится крупнейшим импортером промышленных роботов. Разработчику электронных компонентов Everwin Presicion Technologies роботизация производства позволила сократить штат сотрудников в шесть раз — и больше не зависеть от дефицита рабочих рук в провинции Гуандун, где расположена компания. На заводах печально известной тайваньско-китайской корпорации Foxconn, собирающей смартфоны для Apple, заняты 1,2 млн человек и 10 тыс. роботов. После серии самоубийств на производстве руководство компании заявило о планах радикально изменить соотношение в пользу роботов. За три года планируется установить миллион машин, которые, помимо новых «Айфонов», будут собирать и себе подобных.
Словом, дилемма «робот против работника» решается сегодня не в пользу живого человека. В том числе и потому, что в ближайшие годы экономисты ожидают снижения объема доступной рабочей силы — и, соответственно, еще большего ее удорожания. Хуже всего придется Китаю, Германии, Японии и Южной Корее. Не удивительно, что компании в этих странах уже сейчас бросают силы и инвестиции на автоматизацию всего и вся, от сельского хозяйства до ухода за пожилыми людьми. Это выигрышная стратегия, считает руководитель Центра форсайтных исследований Boston Consulting Group Элисон Сандер. Роботы быстро повышают производительность бизнеса и устраняют региональные различия в стоимости труда — а значит, могут стать основой для конкуренции между экономиками. В будущем инвесторы потянутся туда, где более развиты программы роботостроения и инфраструктура для роботов, а не туда, где дешевле человеческий труд.
Что ждет армию низкоквалифицированных рабочих при такой конкуренции? То же, что и «белых воротничков», — массовые увольнения. Экономисты Оксфордского университета в исследовании «Будущее рынка труда: как повлияет компьютеризация на занятость?» пришли к выводу, что 47% рабочих мест в США в течение 20 лет будет автоматизировано. При нынешних темпах развития робототехники очевидно, что такая судьба уготована практически всем ключевым экономикам мира.
Слава роботам
Рынок производства промышленных роботов поделен между японскими и европейскими компаниями. Японские роботы лидируют в конвейерной сборке, металлообработке, производстве электроники, пластмасс и пищевых продуктов. Оборот крупнейшего в стране производителя роботов Fanuc в прошлом году составил $4,3 млрд, компании Yaskawa Electric — $3 млрд. Европейские роботы сосредоточены на рынке автомобилестроения, штамповки, покраски и герметизации; самые крупные из производителей — швейцарско-шведский промышленный холдинг ABB и немецкая компания Kuka. Покупать и устанавливать готового робота от специализированного поставщика — не единственный путь модернизации своего производства. Крупные корпорации часто прибегают к поглощению небольших компаний, если у тех имеется нужный им промышленный или сервисный робот. Правда, как правило, в дальнейшем компании эти работают на поддержание и совершенствование роботов в производстве, а инвестиций на разработку новых моделей им почти не выделяется.
Ситуация изменилась, когда к робототехнической гонке присоединились лидеры высокотехнологичного рынка Google и Amazon. Помимо покупки стартапов, они начали бурно инвестировать в собственные разработки. За последние пару лет Google купила около десяти робототехнических компаний, в том числе знаменитую Boston Dynamics — поставщика решений для Пентагона. А не так давно компания анонсировала выпуск персонального домашнего робота, который будет обладать эмоциями. «Когда-нибудь мы сможем полностью экспортировать на компьютер наши личные впечатления, а может быть, даже нашу личность», — поделился своим видением будущего Себастиан Трун, основатель лаборатории Google X, на недавнем симпозиуме в Стэнфордском университете. Прикладной смысл такого робота прозрачен — собирать данные о пользователях. У Amazon же роботы — исключительно для бизнеса, в особенности логистического. В стенах компании была разработана, например, система распознавания для склада, которая в процессе разгрузки грузовика всего за полчаса позволяет осуществить приемку и регистрацию в системе доставленного товара, тогда как «в ручном режиме» эта операция может занимать несколько часов.
Если разобраться, приход в робототехнику ИТ-гигантов был вполне предсказуем. Именно ИТ-индустрия на протяжении последних 25–30 лет играла роль «отрасли отраслей» и основного драйвера инноваций для мировой промышленности. Теперь, по мнению многих экспертов, эту роль станет играть роботостроение. Все технологические предпосылки для этого уже созданы: комплектующие для роботизированных устройств стали относительно дешевы, а необходимые технологии (машинное зрение, навигация, распознавание речи и т. д.) в достаточной степени дозрели.
Логично, что над робототехникой сегодня проливается щедрый дождь из инвестиций, субсидий и грантов. Все без исключения передовые технологические державы в последние 3–4 года сделали особый акцент на поддержку и развитие робототехники. В рамках американской программы National Robotics Initiative, например, с 2011 года выделяется $70–100 млн ежегодно на финансирование стартапов в самых разных отраслях робототехники — от военного и космического назначения до медицины и здоровья. В Евросоюзе в 2014 году была принята программа SPARC, действующая на принципах государственно-частного партнерства. В ее рамках в ближайшие годы предполагается направить на робототехнические исследования 2,8 млрд евро. Аналогичные программы есть в Китае, Японии, Южной Корее. В последней робототехника входит в десятку приоритетных направлений развития науки и техники, а правительство поставило цель стать мировым лидером в этой области к 2022 году. Здесь основные ресурсы выделяет не государство, а крупные финансово-промышленные группы — чеболи.
Роботы не идут
В России массовая роботизация промышленности запаздывает — как и развитие роботостроения в целом. Последние значительные успехи в области разработки и производства промышленных роботов принадлежат Советскому Союзу. В СССР роботы стали навязчивой мечтой нескольких поколений: они были призваны избавить граждан от тяжелого ручного труда. У всего остального мира был другой стимул к созданию и внедрению промроботов: экономия средств и повышение производительности ценились куда выше социальной составляющей. Возможно, поэтому сроки окупаемости промышленных роботов в Минавтопроме составляли в 1998 году 38 лет, а в Минтяжмаше — 196 лет. С исполнением мечтаний на практике тоже не сложилось: рабочие нарочно ломали «конкурентов», чтобы те «не отбирали у них хлеб», так как автоматизация чаще происходила на участках с надбавками за вредные условия.
После развала СССР отрасль промышленного роботостроения была практически утрачена, да и сейчас, по многим оценкам, объем у рынка робототехники в стране мизерный. Центр инновационного консалтинга «Ларза» оценивает его в 0,17% от мирового. По подсчетам IFR, в России сейчас задействованы на производстве всего около 4 тыс. роботов, а показатель плотности роботов составляет всего 2 штуки на 10 тыс. занятых на производстве, то есть в 25 раз меньше, чем в среднем в мире.
По данным Константина Жеребятьева, главного конструктора компании «Робокон», в 2013 году в стране было продано не более 350 промышленных роботов, в 2014‑м — еще меньше: некоторые системные интеграторы заявляли о том, что сделки носили единичный характер. Наиболее развитая отрасль — роботы для автопрома — потеряла потребителей из‑за экономического спада. К тому же главный поставщик российских роботов для АвтоВАЗа — Волжский машиностроительный завод — весь прошлый год находился на грани жизни и смерти: его то объявляли банкротом, то продавали «Роснано» за долги, то вновь выкупали. Пожалуй, определенных успехов добились только российские системные интеграторы. Десятки отечественных компаний сегодня предлагают свои услуги по разработке и внедрению интеграционных проектов на основе импортных роботов, поставке, монтажу, пуско-наладке оборудования и последующему техническому сопровождению.
— Спроса на робототехнику в России нет, потому что нет потребности в эффективном производстве, — считает Альберт Ефимов, руководитель робототехнического центра Фонда «Сколково». — Робототехника возникает там, где все имеющиеся проблемы производства уже решены. К промышленной автоматизации прибегают тогда, когда нужно повысить точность производства либо уменьшить потери, а все прочие методы для этого уже использованы. Но в России столько проблем, связанных с потерями на производстве, что автоматизация труда людей является далеко не самой важной задачей.
Отсюда же вытекает вторая причина медленного внедрения роботов в России. Основа парка промышленных станков в России — это оборудование, выпущенное в 1970‑е и 1980‑е годы. Такие станки не подлежат автоматизации, потому что физически лишены необходимых интерфейсов управления. На наших заводах проще вынуть всю «начинку» и поставить новые роботизированные линии, чем пытаться осуществить «апгрейд» имеющегося оборудования. Для этого нужны слишком большие инвестиции. Так что низкооплачиваемый (по сравнению с развитыми странами) человеческий труд в России пока еще обходится дешевле роботов. А с некоторыми специфическими проблемами люди справляются даже лучше: например, роботы не всегда могут работать на сырье и заготовках непостоянного качества, с изъянами.
Попытки прикладных разработок конкурентоспособных продуктов для массового рынка у нас только начинаются. «Мы не умеем делать коммерчески востребованные решения, — говорит Альберт Ефимов. — Для России робототехника сродни производству танка: его делают не для того, чтобы он был красивым и служил долго, а чтобы никогда не использовать». Помимо пробелов в промышленном дизайне, российское роботостроение в своем развитии упирается в высокие издержки производства и процентные ставки. Отсутствие качественных отечественных комплектующих и связанные с этим дорогая доставка и растаможка импортной элементной базы тоже затормаживают процессы развития роботостроительных производств.
Помощь из машины
Между тем предпосылки для успехов на поприще робототехники в России есть. В нашей стране имеются хорошие специалисты и инженерные школы. В числе возможностей, которые лежат перед Россией, Альберт Ефимов называет компетенции отечественных программистов. «Робот — это компьютер будущего, — отмечает он. — Информационная революция, принесшая миру компьютеры, продолжается: она выходит в физический мир, создаются киберфизические системы. Роботы будут встроены во все объекты, в которые их только можно встроить». Ежегодно российские вузы выпускают десятки тысяч программистов и почти тысячу инженеров-робототехников: этого для обслуживания отрасли в ее текущем состоянии вполне хватает. «В десятках ведущих университетов страны имеются исследовательские и образовательные программы в области робототехники: в Фонде «Сколково», МГТУ им. Баумана, МГУ, Сколтехе, МФТИ, Иннополисе, НГУ, — перечисляет Евгений Плужник из МТИ. — В ближайшее время в Физтехе появится нейроробобиохакспейс, в котором студенты и школьники смогут заниматься различными проектами в области робототехники, биокиборгизации, нейрокомпьютерных интерфейсов, управления техническими и биологическими объектами».
Важный вопрос в том, удастся ли реализовать коммерческий потенциал этих проектов. По мнению Алисы Мельниковой, генерального директора компании «СберТех», инфраструктура для взаимодействия стартапов и крупных корпораций в стране только формируется. Важную роль в ней играет конкурс федерального акселератора GenerationS, одним из треков которого является робототехника. В этом году было собрано 225 заявок робототехнических проектов из России, Казахстана, Белоруссии и других стран. В августе из них отберут 30 лучших проектов, авторы которых две недели будут работать в акселераторе и интенсивно общаться с технологическими экспертами и менторами. Это хорошая возможность для стартаперов и потенциальных инвесторов приглядеться друг к другу. «Корпорациям, — говорит Мельникова, — нужно время, чтобы выработать оптимальные механизмы и процессы взаимодействия с робототехническими стартапами, нужны культура работы с инновациями, заинтересованность, инвестиции. В то же время молодым компаниям нужно уметь взаимодействовать с крупными структурами, понимать их потребности и принципы роботы. Ведь стартапы могут быть интересны как бизнес, а могут — как технологии или решения».
Альберт Ефимов связывает надежды российской робототехники не с промышленными роботами, а с сервисными. «Промышленная робототехника давно имеет линейный рост, — аргументирует он. — Открыли новый автозавод — поставили на тысячу больше роботов‑манипуляторов. Взрывного роста тут нет. Сервисная робототехника переживает точку бифуркации, то есть критического изменения состояния системы: она может прибавлять до 55% ежегодно». По мнению Ефимова, стоимость сервисных роботов будет падать, а востребованность их — расти, что не сохранит высокой маржинальности сегмента, зато сможет открыть для роботов массовый рынок.
— Уже сегодня, — продолжает Альберт, — существует множество российских разработок, заточенных под оказание человеку полезных услуг и сервисов: перенести что-то из точки А в точку Б, убрать помещение, помочь человеку ходить… В промышленности такие службы тоже могут быть использованы. Типичный пример сервисной робототехники для бизнеса — автономные колесные платформы, которые перевозят материалы и людей. Такие платформы сокращают логистику внутри цехов. Сокращение издержек заметно сразу, поэтому заводы охотно их ставят.
По прогнозу компании «Нейроботикс», объем отечественного рынка сервисных роботов и их компонентов в 2015–2016 годах составит 30 тыс. штук, или 3 млрд рублей. К 2025 году российский рынок может составить 2% от мирового и вырастет до $1 млрд. Первые истории успеха российских разработчиков уже существуют: компания RoboCV поставляет системы автопилотов для складской техники на завод Samsung в Калужской области, Rbot, продукт одноименной фирмы, — робот телеприсутствия, компании «Диаконт» и «Труболаз» производят роботов для оценки состояния труб в нефтесервисе. Многие перспективные проекты пока еще в разработке. Например, компания «ЭкзоАтлет» создает реабилитационный экзоскелет, который поможет парализованным людям встать на ноги. КБ «Аврора» не первый раз побеждает в конкурсах с проектом беспилотного транспорта для бизнеса — грузовой «газели».
— Конечно, роботы, представленные сегодня на ведущих мировых выставках, порой вызывают смех, — говорит Евгений Плужник. — Они пока не способны тягаться с человеком в скорости реакции и ведут себя так, будто у них «задержка в развитии». Но уже к 2020 году следующие поколения роботов смогут пройти тест Тьюринга. Вскоре будет создан искусственный интеллект, который сможет не только сравниться с возможностями человеческого мозга, но и превзойти его. Мы уже видели это будущее в фантастических романах и экранизациях. Это откроет перед человечеством совершенно новую эру, и Россия будет играть в ней не последнюю роль.
Самые известные промышленные роботы
DA VINCI
Хирургический комплекс, разработанный калифорнийской компанией Intuitive Surgical, служит для проведения дистанционных операций. Робот оснащен четырьмя руками‑манипуляторами: одна из них держит видеокамеру, через которую хирург получает изображение оперируемого участка, вторая выполняет функции ассистента, две другие в режиме реального времени повторяют движения, которые удаленно совершает хирург с помощью специального пульта. С использованием систем Da Vinci ежегодно проводится более 500 тыс. операций, главным образом в урологии и гинекологии. Стоимость робота — от 1,5 до нескольких миллионов евро. В России установлено 25 хирургических комплексов Da Vinci.
Nimur/en.wikipedia
SEEGRID
Один из самых популярных в США роботов-автопогрузчиков был сконструирован в 2003 году при участии американского ученого Ханса Моравека, знаменитого футуролога. Первоначальной задачей команды разработчиков был полностью автономный робот, который смог бы передвигаться в пространстве без вмешательства человека. Решение облекли в форму автоматического складского помощника, который сумел сэкономить десяткам компаний 30–40% стоимости погрузо-разгрузочных работ. Впоследствии Seegrid стала оснащать существующие склады и машины клиентов сенсорами и оборудованием, а не продавать отдельных роботов.
VALKYRIE
Человекоподобный робот, созданный NASA для Пентагона, стал финалистом конкурса DARPA Robotics Challenge в 2013 году: предполагалось, что он станет работать в местах стихийных бедствий, где спасатель пройти не может. Однако в июне 2015 года разработчики объявили, что «Валькирия» отправится на Марс, чтобы выполнить ряд тестов и подготовить на планете все необходимое для прилета экипажа с живыми людьми. Робот длительное время может существовать в автономном режиме, без участия человека, а на его голове, животе, запястьях, бедрах и голенях установлены камеры — так что за приключениями робота на Красной планете сможет следить все человечество.
NASA/DARPA
Будущее робототехники
2018
Беспилотные транспортные средства войдут в состав автопарков военной техники США.
2019
Появятся коммерчески доступные роботы для ухода за пожилыми людьми и инвалидами. Массово они распространятся к 2029 году.
2020
В США будут эксплуатироваться 30 тыс. гражданских беспилотных летательных аппаратов.
2023
Высокоточные промышленные манипуляторы с тактильными датчиками начнут конкурировать с ручным трудом при сборке сложных устройств.
2024
На улицы выйдут коммерчески доступные легковые автомобили, способные передвигаться полностью автономно. Широкое распространение ожидается к 2035 году.
2025
Использование робототехники массово распространится в строительстве.
2028
Первые автономные медицинские микророботы смогут самостоятельно перемещаться в организме пациента.
2029
Искусственный интеллект приобретет способности к самообучению, научится понимать шутки и имитировать эмоции.
2030
Начнется продажа андроидов, внешний вид и способности которых идентичны человеческим.
2034
Роботы будут способны выполнять бóльшую часть домашней работы.
2035
Старт боевого применения автономных роботов-солдат.
2040
Роботы будут использоваться для обеспечения правопорядка в городах.
Источник: РВК, экспертно-аналитический отчет «Потенциал российских инноваций на рынке систем автоматизации и робототехники», 2014
Начать дискуссию