اختراعات واكتشافات

قصة اختراع الروبوت

قصة اختراع الروبوت

الروبوت: هي آلة يتم تشغيلها تلقائيًا وتحل محل الجهد البشري، على الرغم من أنّها قد لا تشبه البشر في المظهر أو تؤدي وظائف بطريقة تشبه البشر بالتبعية، الروبوتات هي تخصص هندسي يتعامل مع تصميم وبناء وتشغيل الروبوتات، تعتبر مخلوق آلي ذو بنية بشرية، وله قدمين طورّته شركة هوندا موتور، شركة هوندا الأمريكية للسيارات تعمل باللمس على جهاز لوحي رقمي، من لوحات مفاتيح الكمبيوتر إلى ذاكرة فلاش، يسبق مفهوم الإنسان الاصطناعي التاريخ المسجل، لكن المصطلح الحديث يعتبره إنسان آلي مشتق من الكلمة التشيكية (robota).

ما هي قصة اختراع الروبوت؟

ظهرت كلمة الروبوتات لأول مرة في قصة الخيال العلمي لإيزاك أسيموف إلى جانب قصص الروبوتات اللاحقة لأسيموف، فقد وضعت معيارًا جديدًا للمعقولية حول الصعوبة المحتملة في تطوير الروبوتات الذكية والمشكلات التقنية والاجتماعية التي قد تحدث، احتوت أيضًا على ثلاثة قوانين للروبوتات الشهيرة لأسيموف ولا يجوز للروبوت أن يؤذي إنسانًا أو يسمح للإنسان من خلال التقاعس بإيذائه، يجب أن يمتثل الروبوت للأوامر الصادرة عن البشر إلّا إذا كانت هذه الأوامر تتعارض مع القانون الأول وهي تنص على أنّه يجب أن يتم حماية الروبوت من الأمور الضاره.

طالما أنّ هذه الحماية لا تتعارض مع القانون الأول أو الثاني، تم تصنيع روبوتات المسرحية من قبل البشر، واستغلها أصحاب المصانع بلا قلب حتى ثاروا ودمرّوا البشرية في النهاية، لم يتم تحديد ما إذا كانت بيولوجية، أو ميكانيكية، لكن البديل الميكانيكي ألهَّم أجيالًا من المخترعين لبناء أشباه بشرية كهربائية، ساعد علم الميكاترونيكس المهندسين في إنشاء منتجات عالية التقنية مثل الروبوتات الصناعية، يجمع تخصص الميكاترونكس بين المعرفة والمهارات من الهندسة الميكانيكية والكهربائية وهندسة الكمبيوتر لإنشاء منتجات عالية التقنية للروبوتات الصناعية.

تمّ تطوير آلات ذات سلوك مرن وبعض الصفات الجسدية الشبيهة بالبشر للصناعة، كان أول روبوت صناعي ثابت هو (Unimate) القابل للبرمجة، وهو ذراع رفع ثقيل هيدروليكي يتم التحكم فيه إلكترونيًا يمكنه تكرار التسلسل التعسفي للحركات، تم اختراعه في عام 1954م، من قبل المهندس الأمريكي جورج ديفول وتم تطويرّه بواسطة شركة (Unimation Inc)،وهي شركة أسسّها المهندس الأمريكي جوزيف إنجلبرجر في عام 1956م، وفي عام 1959م تمّ تقديم نموذج أولي لـ (Unimate) في مصنع صب القوالب لشركة جنرال موتورز في ترينتون نيو جيرسي، في عام 1961م، قامت شركة (Condec Corp) (بعد شراء Unimation في العام السابق) بتسليم أول روبوت لخط إنتاج في العالم إلى مصنع (GM).

بعد ذلك تمّ تطوير أذرع كهربائية للروبوتات أكثر تقدمًا يتم التحكم فيها بواسطة أجهزة كمبيوتر موجهة بأجهزة استشعار في أواخر الستينيات والسبعينيات من القرن الماضي في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) في جامعة ستانفورد، حيث تمّ استخدامها مع الكاميرات في أبحاث الروبوتات بين اليد والعين، قام فيكتور شاينمان بالتعاون مع (Unimation) لشركة جنرال موتورز، بتصميم أول ذراع يستخدم في الصناعة، يُطلق عليها (PUMA) وهي (آلة عالمية قابلة للبرمجة للتجميع)، ظهرت الروبوتات الصناعية المتنقلة لأول مرة في عام 1954م.

التطور في صناعة الروبوتات:

على الرغم من ظهور الروبوتات الصناعية لأول مرة في الولايات المتحدة، إلا أنّ العمل لم يزدهر هناك فقد استحوذت شركة (Westinghouse Electric Corporation) على (Unimation) في عام 1983م وأغلقت بعد بضع سنوات، باعت شركة (Cincinnati Milacron, Inc)، الشركة الأمريكية الرئيسية الأخرى لتصنيع الذراع الهيدروليكية، قسم الروبوتات الخاص بها في عام 1990م، إلى الشركة السويدية (Asea Brown Boveri Ltd. Adept Technology ،Inc)، المنبثقة عن (Stanford وUnimation) لصنع الأجهزة الكهربائية، يستمر المرخصون الأجانب لشركة (Unimation)، لا سيما في اليابان والسويد في العمل، وفي الثمانينيات بدأت الشركات الأخرى في اليابان وأوروبا في دخول المجال بقوة.

دفع احتمال شيخوخة السكان وما يترتب على ذلك من نقص في العمال المصنعين اليابانيين إلى تجربة الأتمتة المتقدمة حتى قبل أن تعطي عائدًا واضحًا، ممّا يفتح سوقًا لصانعي الروبوتات بزيادة صناعتها، بحلول أواخر الثمانينيات من القرن الماضيكانت اليابان – بقيادة أقسام الروبوتات في (Fanuc Ltd و Matsushita Electric Industrial Company،Ltdو Mitsubishi Group وHonda Motor Company, Ltd)، بتصنيع واستخدام الروبوتات الصناعية، وبالمثل شجعت تكاليف العمالة المرتفعة في أوروبا على اعتماد بدائل الروبوت، حيث تجاوزت تركيبات الروبوتات الصناعية في الاتحاد الأوروبي التركيبات اليابانية لأول مرة في عام 2001م.

ألعاب الروبوت:

أدّى الافتقار إلى الوظائف الموثوقة إلى الحد من سوق الروبوتات الصناعية والخدمية (المصمّمة للعمل في بيئات المكاتب والمنزل)، من ناحية أخرى يمكن لروبوتات اللعب التسلية دون أداء المهام بشكل موثوق للغاية، وتوجد أصناف ميكانيكية لآلاف السنين في الثمانينيات ظهرت ألعاب يتم التحكم فيها بواسطة معالج دقيق يمكنها التحدث أو التحرك استجابة للأصوات أو الضوء، في عام 1999م قدّمت شركة (Sony) روبوتًا يشبه الكلاب يُدّعى (AIBO)، مع عشرين محركًا لتنشيط أرجله ورأسه وذيله، وميكروفونين، وكاميرا ملونة كلها منسقة بواسطة معالج دقيق قوي، أكثر واقعية من أي شيء من قبل.

التقنيات المتطورة واستعمالها في أعمال الروبوتات:

تمتلك المتلاعبات الصناعية الحاذقة والرؤية الصناعية جذورًا في أعمال الروبوتات المتقدمة التي أجريت في مختبرات الذكاء الاصطناعي (AI) منذ أواخر الستينيات، ومع ذلك حتى أكثر من الذكاء الاصطناعي نفسه، فإنّ هذه الإنجازات تقصر كثيرًا عن الرؤية التحفيزية للآلات ذات القدرات البشرية الواسعة، لقد نجحت تقنيات التعرف على الأشياء ومعالجتها، والتنقل الموثوق به وإجراءات التخطيط في بعض السياقات الضيقة والمقيدة، لكنّها فشلت في ظروف أكثر عمومية، استخدمت برامج رؤية الروبوتات الأولى، التي تمّ اتباعها في أوائل السبعينيات، الصيغ الإحصائية لاكتشاف الحدود الخطية في صور كاميرا الروبوت والتفكير الهندسي الذكي لربط هذه الخطوط بحدود الكائنات المحتملة.

تتعلق الصيغ الهندسية الإضافية بمواضع الكائن بزوايا المفصل الضرورية اللازمة للسماح لذراع الروبوت بإمساكها، أو حركات التوجيه والقيادة للحصول على روبوت متحرك، كان هذا النهج ممّلاً في البرمجة وفشل كثيرًا عندما تضلل تعقيدات الصورة غير المخطط لها الخطوات الأولى، أدّت محاولة في أواخر السبعينيات للتغلب على هذه القيود عن طريق إضافة مكون نظام خبير للتحليل المرئي إلى جعل البرامج أكثر صعوبة واستبدال الارتباكات المعقدة الجديدة بإخفاقات أبسط، في منتصف الثمانينيات من القرن الماضي استخدم رودني بروكس من مختبر معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا الذكاء الاصطناعي هذا المأزق لإطلاق حركة جديدة واضحة للغاية.

حيثُ قامت برفض الجهد المبذول لجعل الآلات تصنع نماذج داخلية لمحيطها، بدلاً من ذلك كتب (Brooks) وأتباعه برامج كمبيوتر تحتوي على برامج فرعية بسيطة تربط مدخلات المستشعرات بمخرجات المحرك، كل برنامج فرعي يشفر سلوكًا مثل تجنب عقبة مستشعرة أو التوجه نحو هدف مكتشف، نتج عن هذا النهج بعض الروبوتات الشبيهة بالكائنات شديدة الجاذبية، ولكن كما هو الحال كان سلوكهم غير منتظم، حيث تم تضليل أجهزة الاستشعار الخاصة بهم مؤقتًا، وثبت أن هذا النهج غير مناسب للروبوتات الأكبر حجمًا، أيضًا لم يوفر هذا النهج أي آلية مباشرة لتحديد تسلسل طويل ومعقد من الإجراءات، سبب وجود معالجات الروبوت الصناعي وبالتأكيد الروبوتات المنزلية المستقبلية.

مع ذلك في عام 2004م باعت شركة (iRobot) أكثر من مليون مكنسة كهربائية آلية قادر على السلوكيات المتنوعة وهي الأولى من نوعها لروبوت الخدمة، تلك المتلاعبات الصناعية الحاذقة والرؤية الصناعية تمثل جذورًا في أعمال الروبوتات المتقدمة التي أجريت في مختبرات الذكاء الاصطناعي (AI) منذ أواخر الستينيات ومع ذلك حتى أكثر من الذكاء الاصطناعي نفسه، لقد نجحت تقنيات التعرف على الأشياء ومعالجتها، والتنقل الموثوق به، وإجراءات التخطيط في بعض السياقات الضيقة والمقيدة، لكنها فشلت في ظروف أكثر عمومية.

في غضون ذلك، يواصل باحثون آخرون اتباع تقنيات مختلفة لتمكين الروبوتات من إدراك محيطهم وتتبع حركاتهم الخاصة، أحد الأمثلة البارزة يشمل الروبوتات المتنقلة شبه المستقلة لاستكشاف سطح المريخ، بسبب أوقات الإرسال الطويلة للإشارات، يجب أن تكون هذه “المركبات الجوالة” قادرة على التفاوض على مسافات قصيرة بين التدخلات من الأرض، خلال أواخر التسيعينات ظهر الروبوت (Pebbles) وهو روبوت يشبه الجرار يستخدم نظام تحكم قائم على الرؤية تمّ تطويره كجزء من مشروع أبحاث (Mars Rover) التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، تتفاوض روبوتات (Pebbles)، حول العقبات بمساعدة كاميرا واحدة، وهي المستشعر الوحيد للروبوت، مع ربط ذراعها، يمكن لـ (Pebbles) جمع العينات أو التعامل مع الأشياء الخطرة.

يعتبر مختبر الذكاء الاصطناعي كرة القدم ساحة اختبار مثيرة للاهتمام بشكل خاص لأبحاث الروبوتات المتنقلة المستقلة بالكامل، في عام 1993م، نظمّ مجتمع دولي من الباحثين برنامجًا طويل المدى لتطوير روبوتات قادرة على ممارسة هذه الرياضة، مع اختبار التقدم في بطولات الآلات السنوية، عُقدت أول ألعاب (RoboCup) في عام 1997م في ناغويا باليابان، حيث دخلت الفرق في ثلاث فئات منافسة، وهي محاكاة الكمبيوتر، والروبوتات الصغيرة، والروبوتات متوسطة الحجم. 

في حين أنّ كرة القدم الروبوتية قد ساعدت في تنسيق وتركيز الأبحاث في بعض المهارات المتخصصة، فإنّ الأبحاث التي تنطوي على قدرات أوسع مجزأة، تُستخدم المستشعرات (أجهزة تحديد المدى بالليزر والسونار والكاميرات ومصادر الضوء الخاصة) مع الخوارزميات التي تصمم صورًا أو فراغات باستخدام أشكال هندسية متنوعة والتي تحاول استنتاج ماهية موقع الروبوت، وأين وما هي الأشياء الأخرى القريبة، أتاحت المعالجات الدقيقة الأسرع التي تمّ تطويرها في التسعينيات تقنيات جديدة فعالة على نطاق واسع، من خلال قياس كميات كبيرة من قياسات أجهزة الاستشعار إحصائيًا، يمكن لأجهزة الكمبيوتر تخفيف القراءات المربكة بشكل فردي.

يمكن استخدام تقنية أخرى التعلم “التلقائي” لتصنيف مدخلات المستشعر للروبوتات، على سبيل المثال لترجمة حالات المستشعر مباشرة إلى السلوك المطلوب، الشبكات العصبية هي الوصلة التي تحتوي على الآلاف من اتصالات القوة القابلة للتعديل، لكن الأُطر الأصغر والأكثر تخصصًا تتعلم عادةً بشكل أسرع وأفضل، في بعض البرامج يحتوي البرنامج الذي يقوم بالشيء الصحيح بقدر ما يمكن ترتيبه مسبقًا أيضًا على “مقابض ضبط” لضبط السلوك، نوع آخر من التعلم يتذكر عددًا كبيرًا من حالات الإدخال واستجاباتها الصحيحة ويقحم بينها للتعامل مع المدخلات الجديدة، تستخدم هذه التقنيات بالفعل على نطاق واسع لبرامج الكمبيوتر التي تحول الكلام إلى نص.

السابق
قصة اختراع مكيف الهواء
التالي
قصة اختراع المسمار