الروبوتات منذ نشأتها الأولى حتى الحاضر
محتويات
إن الثورة التقنية التي يشهدها الذكاء الصنعي في الآونة الأخيرة مذهلة بشكل مرعب، وأنا لا أبالغ أبداً في وصفها بالمرعب. فقد حلَّ الروبوت مكان الإنسان ووصل لمرحلة يمكنه فيها محاكاة تصرفات الإنسان كافة والتأقلم معها كما في الروبوت صوفيا.
وفي بعض البلدان استطاعت الروبوتات أن تشغل مناصب ووظائف عديدة بالنيابة عن الإنسان، ومهما كان ذلك مفيد فلا بد أن له جانب مظلم متمثل بالتخلي عن خدمات الإنسان في كثير من الأماكن. خصوصاً أن الروبوتات لا تتعب ولا تمل ولا تمر بظروف كالإنسان. ورغم أن هذه المشاعر هي ما تميزنا كبشر، إلا أنها أصبحت نقطة ضعف ميَّزت الروبوتات عنا.
وفي هذا المقال سنروي تاريخ الروبوت وبداياته وكيفية تطوّره لنستطيع إدراك آلية التطور الذي وصل إليها في يومنا الحالي.
تعريف الروبوت
الروبوت، هو أي آلة يتم تشغيلها بشكل أوتوماتيكي تحل محل الجهد البشري، على الرغم من أنها قد لا تشبه البشر في المظهر أو في تأدية الوظائف بطريقة إنسانية. الروبوتيك هو التخصص الهندسي الذي يتعامل مع تصميم وبناء وتشغيل الروبوتات.
بدايات الروبوت
ظهرت كلمة الروبوتات أولاً عام 1942 في قصة إسحاق أسيموف للخيال العلمي Runaround. جنبا إلى جنب مع قصص الروبوت اللاحقة لـ Asimov، فقد وضع معيارًا جديدًا من المعقولية حول الصعوبة المحتملة لتطوير روبوتات ذكية والمشاكل الفنية والاجتماعية التي قد تنجم عن ذلك. كما احتوى فيلم Runaround على ثلاثة قوانين شهيرة لأسيموف:
1. لا يجوز للروبوت أن يؤذي أي إنسان، أو أن يتقاعس عن العمل، أو أن يسمح للإنسان بالضرر.
2. يجب أن يلتزم الروبوت بالأوامر التي يصدرها البشر باستثناء الحالات التي تتعارض فيها هذه الأوامر مع القانون الأول.
3. يجب أن يحمي الروبوت وجوده طالما أن هذه الحماية لا تتعارض مع القانون الأول أو القانون الثاني.
على الرغم من عدم وجود شكل بشري، فقد تم تطوير آلات تتميز بسلوك مرن وعدد قليل من السمات المادية للإنسان. أول روبوت صناعي ثابت كان Unimate القابل للبرمجة، وهو ذراع رفع هيدروليكي يتم التحكم به إلكترونيًا ويمكن أن يكرر تسلسل اختياري للحركات. تم اختراعه في عام 1954 من قبل المهندس الأمريكي جورج ديفول وتم تطويره من قبل شركة Unimation، وهي شركة تأسست عام 1956 من قبل المهندس الأمريكي جوزيف إنجلبرغر.
في عام 1959 تم تقديم نموذج أولي من Unimate في مصنع الصب التابع لشركة جنرال موتورز في ترينتون، نيو جيرسي. في عام 1961، قامت Condec Corp (بعد شراء Unimation في عام 2018) بتسليم أول روبوت لخط الإنتاج في العالم إلى مصنع GM؛ كانت مهمتها غير السارة (للبشر) إزالة وتكديس الأجزاء المعدنية الساخنة من آلة الصب. يستمر تطوير وبيع أذرع Unimate من قبل المرخص لهم في جميع أنحاء العالم، مع بقاء صناعة السيارات هي المشتري الأكبر.
تطور الروبوت
تم تطوير الأذرع الكهربائية المتقدمة والتي يتم التحكم فيها عن طريق الكمبيوتر والموجهة بواسطة أجهزة الاستشعار في أواخر الستينيات والسبعينيات في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) وفي جامعة ستانفورد، حيث تم استخدامها مع الكاميرات في الأبحاث البصرية الحركية الآلية.
قام Victor Scheinman من Stanford، الذي يعمل مع Unimation for GM، بتصميم أول ذراع تستخدم في الصناعة. تسمى PUMA (الجهاز العالمي القابل للبرمجة من أجل التجميع)، وقد تم استخدامها منذ عام 1978 لتجميع المكونات الفرعية للسيارات مثل لوحات القيادة والأضواء.
منذ تسعينيات القرن العشرين، أصبحت الأذرع الكهربائية الصغيرة مهمة في مختبرات البيولوجيا الجزيئية، حيث تتعامل بدقة مع صفائف أنابيب الاختبار.
ظهرت أول روبوتات صناعية متنقلة لأول مرة في عام 1954. في ذلك العام، ظهرت عربة كهربائية بدون سائق، صنعتها شركة باريت للإلكترونيات، في سحب الأحمال حول مستودع بقالة في ساوث كارولينا.
مثل هذه الآلات، التي يطلق عليها اسم AGVs (المركبات الموجهة الأوتوماتيكية)، تنتقل عمومًا باتباع الأسلاك الباعثة للإشارة المثبتة في الأرضيات الخرسانية. في الثمانينات، حصلت AGVs على وحدات تحكم للمعالجات الدقيقة سمحت بسلوكيات أكثر تعقيدًا من تلك التي توفرها أدوات التحكم الإلكترونية البسيطة.
في التسعينيات من القرن العشرين، أصبحت طريقة التجول الجديدة شائعة الاستخدام في المستودعات: حيث تعمل مركبات AGV المزودة بليزر مسح على تغيير موضعها عن طريق قياس الانعكاسات من العاكسات الرجعية الثابتة (يجب أن تكون ثلاث منها على الأقل مرئية من أي مكان).
على الرغم من ظهور الروبوتات الصناعية لأول مرة في الولايات المتحدة، إلا أن الشركة لم تزدهر هناك. حيث حصلت شركة Unimation على شركة Westinghouse Electric Corporation في عام 1983 وأغلقتها بعد بضع سنوات.
Cincinnati Milacron، Inc، الشركة المصنعة الأمريكية الرئيسية الأخرى للذراع الهيدروليكي، باعت قسم الروبوتات الخاص بها في عام 1990 إلى الشركة السويدية Asea Brown Boveri Ltd
Adept Technology، Inc، المنبثقة عن Stanford و Unimation لصنع الأذرع الكهربائية، هي فقط الشركة الأمريكية المتبقية. يواصل المرخصون الأجانب لشركة Unimation، خاصة في اليابان والسويد، العمل، وفي الثمانينيات من القرن الماضي بدأت شركات أخرى في اليابان وأوروبا تدخل بقوة في هذا المجال. دفعت احتمالية حدوث شيخوخة سكانية وما يترتب على ذلك من نقص العمال إلى قيام المصنعين اليابانيين بتجربة الأتمتة المتقدمة حتى قبل أن تعطي عائدًا واضحًا، مما فتح سوقًا أمام صناع الروبوت.
بحلول أواخر الثمانينيات من القرن الماضي ، كانت اليابان – بقيادة أقسام الروبوتات في شركة فانوك، وشركة ماتسوشيتا الكتريك الصناعية، ومجموعة ميتسوبيشي، وشركة هوندا موتور- رائدة العالم في تصنيع واستخدام الروبوتات الصناعية.
وبالمثل شجعت تكاليف العمالة المرتفعة في أوروبا على اعتماد بدائل الروبوت، حيث تجاوزت منشآت الروبوت الصناعي في الاتحاد الأوروبي المنشآت اليابانية لأول مرة في عام 2001.
الروبوت للعب
أدى الافتقار إلى الوظائف الموثوقة إلى تقييد سوق الروبوتات الصناعية والخدمية (المصممة للعمل في البيئات المكتبية والمنزلية). من ناحية أخرى، يمكن لروبوتات الألعاب التسلية دون أداء المهام بشكل موثوق للغاية، وكانت هناك أصناف ميكانيكية موجودة منذ آلاف السنين.
في الثمانينيات من القرن الماضي، ظهرت ألعاب يمكن التحكم فيها بالمعالج الدقيق يمكنها التحدث أو التحرك استجابة للأصوات أو الضوء. وأصبحت أكثر تقدما في التسعينات، حيث تعرفت على الأصوات والكلمات.
في عام 1999، قدمت شركة Sony Corporation روبوتًا باسم AIBO، مع عشرين محركًا لتنشيط أرجلها ورأسها وذيلها وميكروفونات وكاميرا ملونة تنسقها جميعًا معالجات دقيقة قوية. أكثر واقعية من أي شيء آخر، طارد AIBO كرات ملونة وتعلم كيفية التعرف على أصحابها والاستكشاف والتكيف. على الرغم من أن AIBOs الأولى تكلف 2500 دولار، إلا أن التشغيل الأولي لـ 5000 تم بيعه مباشرة عبر الإنترنت.
الأبحاث في الروبوتات
بدايات الأبحاث
البراعة الصناعية والرؤية الصناعية لها جذور في أعمال الروبوتات المتقدمة التي أجريت في مختبرات الذكاء الاصطناعي (AI) منذ أواخر الستينات. ومع ذلك، حتى أكثر مما هو الحال مع الذكاء الاصطناعي نفسه، فإن هذه الإنجازات بعيدة كثيراً عن الرؤية المحفزة للآلات ذات القدرات البشرية الواسعة. لقد عملت تقنيات التعرف على الكائنات ومعالجتها، ومسافات التنقل بشكل موثوق، وإجراءات التخطيط في بعض السياقات الضيقة المقيدة، لكنها فشلت في ظروف أكثر عمومية.
استخدمت برامج رؤية الروبوتات الأولى، التي تم تنفيذها في أوائل سبعينيات القرن الماضي، صيغًا إحصائية لاكتشاف الحدود الخطية في صور كاميرا الروبوت والتفكير الهندسي الذكي لربط هذه الخطوط بحدود كائنات محتملة، مما يوفر نموذجًا داخليًا لعالمهم. ترتبط الصيغ الهندسية الأخرى بمواقع الكائن إلى زوايا المفصل الضرورية اللازمة للسماح لذراع الروبوت بفهمها، أو حركات التوجيه والقيادة للحصول على روبوت متنقل حول الكائن. كانت هذه الطريقة مملة إلى البرنامج وفشلت كثيرًا عندما ضللت تعقيدات الصورة غير المخطط لها الخطوات الأولى.
تقدُّم تلك الأبحاث
في منتصف الثمانينات من القرن الماضي، استخدم رودني بروكس من مختبر MIT AI هذا الطريق المسدود لإطلاق حركة جديدة واضحة للغاية ترفض الجهود المبذولة لجعل الآلات تصنع نماذج داخلية لمحيطها. بدلاً من ذلك، كتب بروكس وأتباعه برامج كمبيوتر تحتوي على برامج فرعية بسيطة تربط مدخلات المستشعر بالمخرجات الحركية، حيث يقوم كل برنامج فرعي بترميز سلوك مثل تجنب عقبة محسوسة أو التوجه نحو هدف تم اكتشافه.
هناك أدلة على أن العديد من الحشرات تعمل إلى حد كبير بهذه الطريقة، كما تفعل أجزاء من الجهاز العصبي الأكبر. نتج عن هذا النهج بعض الروبوتات الشبيهة بالحشرات للغاية، ولكن – كما هو الحال مع الحشرات الحقيقية – كان سلوكهم خاطئًا، لأن أجهزة الاستشعار الخاصة بهم قد تم تضليلها مؤقتًا، وقد أثبت هذا النهج أنه غير مناسب للروبوتات الكبيرة.
أيضًا، لم يوفر هذا النهج آلية مباشرة لتحديد تسلسل الإجراءات الطويلة والمعقدة. لاحظ، مع ذلك، في عام 2004، باعت iRobot Corporation أكثر من مليون من المكنسة الكهربائية الروبوتية القادرة على سلوكيات بسيطة.
وفي الوقت نفسه، واصل باحثون آخرون اتباع أساليب مختلفة لتمكين الروبوتات من إدراك محيطهم وتتبع تحركاتهم. أحد الأمثلة البارزة يتضمن الروبوتات المتنقلة شبه المستقلة لاستكشاف سطح المريخ.
الأبحاث الأحدث
تعتبر كرة القدم من أهم مجالات الاختبارات المثيرة للاهتمام بشكل خاص لأبحاث الروبوت المستقلة بالكامل. في عام 1993، نظم مجتمع دولي من الباحثين برنامجًا طويل الأجل لتطوير روبوتات قادرة على لعب هذه الرياضة، مع اختبار التقدم في البطولات السنوية للآلة.
عُقدت أول ألعاب RoboCup في عام 1997 في Nagoya، اليابان، حيث دخلت الفرق في ثلاث فئات من المسابقات: محاكاة الكمبيوتر، والروبوتات الصغيرة، والروبوتات متوسطة الحجم. كان مجرد العثور على الكرة ودفعها إنجازًا كبيرًا، ولكن الحدث شجع المشاركين على المشاركة في الأبحاث، وتحسن اللعب بشكل كبير في السنوات اللاحقة. في عام 1998، بدأت Sony في تزويد الباحثين AIBOs القابلة للبرمجة لفئة منافسة جديدة؛ وقد أعطى هذا للفرق نظامًا أساسيًا موثوقًا للأجهزة مسبقة الصنع لاختبار البرمجيات.
في حين ساعدت كرة القدم الروبوتية على تنسيق البحوث وتركيزها في بعض المهارات المتخصصة، فإن الأبحاث التي تشمل قدرات أوسع مجزأة. يتم استخدام المستشعرات – السونار وأجهزة قياس المسافة بالليزر والكاميرات ومصادر الإضاءة الخاصة – مع الخوارزميات التي تقوم بنمذجة الصور أو المسافات باستخدام أشكال هندسية مختلفة والتي تحاول استنتاج ماهية موقع الروبوت وأين وما الأشياء الأخرى القريبة، ومدى اختلاف المهام يمكن انجازها.
لقد أتاحت المعالجات الدقيقة الأسرع التي تم تطويرها في التسعينيات تقنيات جديدة وفعالة على نطاق واسع. على سبيل المثال، من خلال القياس الإحصائي للكميات الكبيرة من قياسات أجهزة الاستشعار، يمكن لأجهزة الكمبيوتر أن تخفف من القراءات المربكة بشكل فردي الناتجة عن الانعكاسات أو العوائق أو الإضاءة السيئة أو المضاعفات الأخرى. تستخدم تقنية أخرى تعلم “تلقائي” لتصنيف مدخلات المستشعر – على سبيل المثال، إلى كائنات أو مواقف – أو لترجمة حالات المستشعر مباشرة إلى السلوك المرغوب.
تعد الشبكات العصبية التي تحتوي على الآلاف من الوصلات ذات القوة القابلة للتعديل من أشهر المتعلمين، ولكن الأطر الأصغر والأكثر تخصصًا تتعلم عادة بشكل أسرع وأفضل. في بعض الحالات، يحتوي البرنامج الذي يقوم بالشيء الصحيح كما يمكن ترتيبه مسبقًا أيضًا على “مقابض ضبط” لتحسين السلوك. هناك نوع آخر من التعلم يتذكر عددًا كبيرًا من مثيلات المدخلات وإجاباتها الصحيحة والمحاور بينهما للتعامل مع مدخلات جديدة. هذه التقنيات تستخدم بالفعل على نطاق واسع لبرامج الكمبيوتر التي تحول الكلام إلى نص.
مستقبل الروبوت
تعمل العديد من الشركات على الروبوتات الاستهلاكية التي يمكنها التنقل في محيطها والتعرف على الأشياء الشائعة وأداء الأعمال البسيطة دون تثبيت مخصص من قِبل الخبراء. ربما بحلول عام 2020، ستنتج العملية أول “روبوتات عالمية” تتمتع بالكفاءة على نطاق واسع ولديها عقول سحرية يمكن برمجتها لأي عمل روتيني تقريبًا.
مع الزيادات المتوقعة في قوة الحوسبة، بحلول عام 2030 من الجيل الثاني من الروبوتات التي قد تكون عقولًا قابلة للتدريب. إلى جانب البرامج التطبيقية، قد تستضيف هذه الروبوتات مجموعة من “وحدات تكيّف” البرامج التي تولد إشارات التعزيز الإيجابي والسلبي في ظروف محددة مسبقًا.
أعتقد أننا الآن في ذلك المستقبل المتوقع فقد تخطت الروبوتات كافة التوقعات لتنافس البشر في قدرتها على المحاكاة وردات الفعل. وأعتقد أنه يجب وضع حدود لهذا التقدم اللامتناهي بحيث لا يخترق حدود الأمان والفائدة للبشر.
