دنیای روبات ها

روبات ها مظهر مهیج ترین تکنولوژی پیشرفته در عصر حاضر هستند، مخصوصاً روبات هایی که می توانند از حرکات انسانی تقلید کنند. روبات های خزنده، دونده، پرنده و شناگر توجه هر کسی را به خود جلب می کنند. روبات ها بویژه در میان جوانان و نوجوانان علاقمندان زیادی دارند، و هر روز شاهد رقابتهای مهیجی بین تیمهای روباتیک مدارس و دانشگاههای مختلف دنیا هستیم (که در میان آنها تیمهای روباتیک دانش آموزان و دانشجویان ایرانی از اعتبار بالایی برخودار هستند). همین توجه همگانی باعث شده تا اغلب پیشرفتهای مهم در روباتیک توسط افراد غیرحرفه ای و پژوهشگران مستقل صورت گیرد.

روباتیک یک تکنولوژی مستقل نیست، بلکه مجموعه ای است از علوم و تکنولوژیهای مختلفی مانند مکانیک، الکترونیک، سیستمهای کنترل، برنامه نویسی، و زیست شناسی. رویای خلق موجودات مصنوعی از زمانهای قدیم با انسانها بوده است؛ دانشمندانی مانند لئوناردو داوینچی و نیکلا تسلا نیز تلاشهای زیادی در این زمینه به خرج دادند. جذابیت روبات ها در این است که آنها شباهت زیادی به موجودات زنده (مخصوصاً انسان) دارند. امروزه شاهد روباتهایی هستیم که بخوبی ما می بینند، حس می کنند، راه می روند و کارهای پیچیدۀ دیگر انجام می دهند.

تاریخچه کوتاه روبات ها

کلمۀ روبات (Robot) اولین بار در سال 1921 در نمایشنامه ای ((روبات های جهانی روسام)) اثر کارل چاپک (نویسندۀ چک) بکار برده شد؛ این کلمه از روبوتا که در زبان چک معنای ((کار شاق و اجباری)) می دهد، مشتق شده است. در این نمایشنامه روبات ها موجوداتی هستند که توسط دانشمند زیست شناس نابغه ای بنام روسام از یک خمیر مایۀ اسرار آمیز تولید می شوند تا جای کارگران را بگیرند. این نمایشنامه پایانی تراژیک و ترسناک دارد، چون روبات ها بتدریج کاملتر و هوشمندتر شده، و بعنوان موجود برتر نسل انسان را منقرض می کنند.

در اسطوره های قوم یهود موجودی افسانه ای بنام گولوم وجود دارد که از گِل ساخته شده، و توسط نیرویی جادویی جان می گیرد. هیولای رعب انگیز داستان معروف دکتر فرانکنشتین (اثر مری شلی) را نیز می توان یک روبات دانست؛ مخلوق هولناکی که از بخیه زدن قطعات بدن مرده های مختلف ساخته شده و با الکتریسیته روح حیات در آن دمیده می شود.

چیزی که در همۀ این داستانها مشترک است، پایان غم انگیز آنها است؛ روبات، گولوم یا هیولا سرانجام خالق خود را نابود می کند. در این افسانه ها حیات مصنوعی معادل وحشت و دردسر است. این داستانها در واقع انسان را از پیشرفت بیش از حد منع می کنند، و نسبت به عواقب و خیم آن هشدار می دهند.

اتوماتون و انیماترونیک

اتوماتون (automaton) وسیله ای است که می تواند با اتکا به نیروی خود حرکت کند. از آنجائیکه مکانیزم حرکت اتوماتون اغلب مخفی است و به چشم نمی آید، برای افراد معمولی این تصور پیش می آید که آنها موجوداتی خودمختار یا زنده هستند. با اینکه تعریف اتوماتون برای اشیاء ساده ای مانند ساعت هم صدق می کند، اما این اصطلاح معمولاً برای توصیف دستگاه هایی که ظاهر و حرکات موجودات زنده را تقلید می کنند، بکار برده می شود.

انسانها از همان اولین روزهای خلقت دربارۀ بدن خود (یا موجودات زندۀ دیگر) و طرز کار آن کنجکاو بوده اند، و این شیفتگی باعث شده تا آرزوی خلق موجودی شبیه آن را در سر بپرورانند. اولین اقدامات برای جان بخشیدن به مجسمه ها از یونان باستان شروع شد. آنها با استفاده از نیروی بخار و آب و بکار گرفتن مکانیزمهای ساده، بخشهایی از بدن مجسمه ها را به حرکت در می آوردند. بعدها مکانیزمهای پیچیده تری ساخته شد. به عنوان مثال، مجسمه هایی که راه می رفتند، پرنده هایی که آواز می خواندند، آتشهایی که خود به خود روشن می شدند، و مانند آنها. در ایران، مصر و چین باستان نیز مدارکی دال بر اختراعات مشابه بدست آمده است.

اتوماتون شبه انسانی Android

اولین اتوماتون شبه انسانی که به آدمک Android معروف است در اوایل قرن شانزدهم میلادی توسط هانس بالمن ساخته شد. از آن زمان به بعد آدمک ها در مرکز توجه سازندگان اتوماتون قرار دارند. در قرون بعدی آدمک هایی ساخته شدند که ساز می نواختند، نقاشی می کردند، داستان می نوشتند، و حتی شطرنج بازی می کردند یا حداقل تظاهر به بازی می کردند.

اتوماتون مرغابی مکانیکی

مرغابی مکانیکی در سال 1738 توسط ژاک .کانسو اختراع شد. این مرغابی شنا می کرد، بال می زد، با منقار پرهایش را می آراست، آب می خورد، غذا می خورد، و حتی پس ماندۀ غذای خورده شده را دفع می کرد! تمامی این حرکات مستلزم هزاران قطعۀ متحرک مکانیکی بود که در داخل بدن مرغابی و روی یک پایۀ بزرگ نصب می شد. اما اتوماتون برای وکانسو فقط جنبۀ سرگرمی داشت، و دغدغۀ اصلی وی ماشینهای خودکار بافندگی بود؛ در سال 1743، وکانسو بازیچه های مکانیکی خود را فروخت و مدیریت یک کارخانۀ دولتی ابریشم بافی در فرانسه را بر عهده گرفت. در اینجا بود که وکانسو یک ماشین خودکار بافت نقوش برجستۀ ابریشم اختراع کرد که توسط کارتهای سوراخ دار کار می کرد.

ماشینهای فوق العاده ظریف

در قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستم، همزمان با پیشرفت تکنیکهای ساخت و تولید، وسایل مکانیکی خودکار به میان مردم راه یافتند که از میان آنها می توان به ساعتهای فانتزی، اسباب بازیهای مکانیکی پیچیده، و اختراعات نوظهور دیگر اشاره کرد. امروزه موتورهای الکتریکی مینیاتوری و وسایل کنترل الکترونیکی جای فنر و چرخ دنده را در اسباب بازیها گرفته است، اما همچنان می توان اتوماتون های ظریف و خوش ساخت را به قیمتهای مختلف در گوشه و کنار یافت.

بدون شک سهم بزرگی از اختراعات انقلاب صنعتی مدیون کنجکاویهای بازی گونۀ سازندگان اتوماتون در عصر رنسانس است. امروزه اتوماتون به هنر نیز راه یافته است. شرکت معظم فیلمسازی والت دیسنی در بسیاری از آثار موفق خود از ماشینهای پیچیده ای نقش بازیگران حرفه ای را ایفا می کنند، استفاده کرده است. این ماشینهای فوق العاده ظریف، که انیماترونیک (animatronic) نامیده می شوند، به کمک موتورهای الکتریکی و ابزارهای هیدرولیک (و کسی که بجای آنها حرف بزند) باور حیات را بسادگی به افراد القا می کنند.

از حقه های سادۀ یونانیان و مصریان باستان گرفته تا انیماترونیک های پیچیدۀ والت دیسنی (که به معجزه بیشتر شبیه هستند)، همۀ این ماشینها در یک اصل ساده مشترکند؛ آنها فقط یک سلسله حرکات از پیش تعیین شده را بازتولید و تکرار می کنند.

ماشینهای تولید

از همان شروع انقلاب صنعتی کارخانه ها با مشکلی بنام تأمین نیروی کار ماهر روبرو شدند. با اینکه نیروی آب، بخار، گاز و برق به انسان کمک می کرد، اما نقش اصلی را همچنان مردان، زنان و کودکانی بر عهده داشتند که در ازای مزد ناچیز در کارخانه ها روز خود را شب می کردند. در این شرایط بود که ایدۀ اتوماسیون بسرعت به در میان کارخانه داران رواج یافت. اما بزودی روشن شد که ماشینی که بتواند حتی یک کار ساده (مانند تبدیل مفتول فولادی به گیره های کاغذ) را بطور کاملاً خودکار انجام دهد، ماشینی بغایت پیچیده خواهد بود. کارخانۀ کاملاً خودکار هنوز هم فقط یک رویا ست (رویایی متعلق به فیلمهای علمی و تخیلی مانند فیلم جذاب و دیدنی ادوارد دست قیچی)، و در کارخانه های امروزی برای هر کار خاص یک ماشین خاص وجود دارد؛ ماشین برش، ماشین خمکاری، ماشین جوشکاری و مانند آنها.

اما ورود اتوماتون ها به صنعت تا زمان امکان برنامه ریزی آنها عملی نشد؛ روباتی که نتواند برای موقعیتهای مختلف برنامه ریزی شود، از ارزش عملی چندانی برخوردار نیست. اتوماتون ها (یا روباتها) از ماشینهای خودکار قدیمی یک گام جلوتر بودند؛ آنها ایمنی بیشتری برای کارگران تأمین می کردند، چون آنها ذاتاً نیازی به همراهی کارگران نداشتند و می توانستند بدون هیچگونه کمکی کار خود را بخوبی انجام دهند.

مهمترین قسمت مکانیکی یک روبات کارگر بازوی آن است. بازوی روبات یک ((دست)) مکانیکی تخصص یافته است که برای انجام یک یا چند وظیفۀ خاص طراحی شده است. هر بازوی روباتی می تواند بر طبق برنامه ریزی انجام شده در مغز آن کارهای مختلفی را انجام دهد. علاوه بر آن این امکان نیز وجود دارد که یک روبات بتواند بازوهای مختلفی داشته باشد.

روباتها دریچۀ جدیدی بر روی اکتشافات عملی گشوده اند. امروزه به کمک روباتها به جاهایی می توان سفر کرد که در گذشته تصور آن هم دشوار بود؛ سفر به سایر کرات منظومۀ شمسی مانند مریخ، سفر به اعماق فضا یا اقیانوسها، یا سفر به نقاط صعب العبور مانند قطب جنوب و حتی قلۀ کوههای آتشفشان.

روبات های افسانه ای

با اینکه افسانه های زیادی دربارۀ روباتها و موجوداتی با حیات مصنوعی نقل شده است، اما در این افسانه ها بروشنی معلوم نیست این هیولاها چگونه خلق شده اند. در داستانهای گولوم و فرانکنشتین هیچ توصیف واقعی از نحوۀ خلق هیولا وجود ندارد، و حتی در داستان علمی تر کارل چاپک روباتها مخلوقاتی از جنس سیتوپلاسم مرموز هستند، نه موجوداتی مکانیکی. اما روباتهای واقعی ماشینهای ظریفی هستند که بر طبق یک نقشۀ فنی دقیق ساخته می شوند. با این حال، همیشه این تصور (یا ترس) وجود داشته است که روباتها بتوانند از خالق خود یعنی انسان پیشی بگیرند.

روباتها همیشه در سینما حضور چشمگیر داشته اند. روباتهای دوست داشتنی نسل ما سی­تری­پی­او (C3PO) وآرتودی تو (R2D2) ، روباتهای قهرمان سری فیلمهای جنگ ستارگان به نوعی تداعی کنندۀ لورل و هادی بودند.

اما امروزه روباتهای هنرپیشه بیشتر در نقش موجودات خبیثت ظاهر می شوند؛ سایبورگ های فیلم بلید رانر، یا ماشینهای آدمکشی T1000 و TX در مجموعه فیلمهای ترمیتاتور.

حضور روباتها در فیلم های سینمایی سابقه ای بسیار طولانی دارد؛ اولین روبات در سال 1909 در فیلمی انگلیسی بنام خدمتکار الکتریکی ظاهر شد. پس از آن در فیلم معروف متروپلیس (ساختۀ فریتزلانگ کارگردان آلمانی) روباتی مونث بنام ماریا ایفای نقش کرد. در فیلم معروف جادوگر شهر اوز (که در ایران با نام جادوگر شهر زمرد به نمایش درآمد) نیز یکی از نقشهای اصلی (گوی آتش، فرمانروای شهر زمرد) بر عهدۀ روباتها گذاشته شد. دهۀ 1950 اوج فیلمهای تخیلی بود که بدون روباتها هیچوقت کامل نبودند؛ معروفترین این روباتها رابی قهرمان با مزۀ فیلم سیارۀ ممنوع بود، که بدون تردید می توان آنرا الهام بخش بسیاری از روبات هنرپیشه های بعد از خود نامید.

کتابخوانها نیز از روباتها دور نبوده اند، و داستانهای علمی و تخیلی همواره با این موجودات عجین بوده است. بدون تردید معروفترین نویسنده ای که دربارۀ روباتها به تفضیل نوشته، کسی نیست جز آیزاک آسیموف. آسیموف در طی خلق دهها داستان علمی و تخیلی مهیج، قوانین سه گانۀ روباتیک خود را تدوین کرد، که امروزه به عنوان اصول اساسی این صنعت پذیرفته شده اند. قوانین سه گانۀ روباتیک آسیموف چنینند.

1. قانون اول روباتیک؛ یک روبات نباید (از طریق اقدام یا عدم اقدام خود) باعث صدمه دیدن یک انسان شود، یا اجازه دهد به یک انسان آسیب برسد.

2. قانون دوم روباتیک؛ یک روبات باید دستوراتی را که انسانها به آن می دهند، اجرا کند مشروط بر اینکه قانون اول نقض نشود.

3. قانون سوم رباتیک؛ یک روبات باید از خودش محافظت کند، مشروط بر اینکه قانون اول یا دوم نقض نشوند.

آسیموف بعدها قانون دیگری به این قوانین سه گانه اضافه کرد، و از آنجایی که این قانون از همه مهمتر بود و باید در بالای لیست قرار می گرفت، نام آنرا قانون صفرم روباتیک گذاشت که در این حالت قانون اول روباتیک فقط تا زمانی معتبر است که قانون صفرم را نقض نکند.

قانون صفرم رباتیک؛ یک روبات نباید (از طریق اقدام یا عدم اقدام خود) باعث صدمه دیدن نژاد بشر (یا کره زمین) شود، یا اجازه دهد به این نژاد (یا کره زمین) آسیب برسد.

روبات های آینده

رویاهای آینده از دل دانشگاه ها و مراکز تحقیقاتی امروز بیرون می آیند. ژاپنی ها سالهاست روی روباتهای انسان نما، آدمک مصنوعی کار می کنند؛ آسیمو (Asimo) و P5 از محصولات شرکت هوندا نوید خدمتکارهای روباتیک آینده را می دهند، و آیبو (Aibo) از شرکت سونی طرفداران حیوانات خانگی را ذوق زده کرده است. بحثهای عمیق تر روباتیک، مانند هوش مصنوعی، روشهای ارتباط انسان و روبات، و روباتهای دارای رفتارهای اجتماعی، سالهاست در مراکز مهم تحقیقاتی دنیا مانند MIT دنبال می شود.  

در سالهای اخیر با ظهور تکنولوژی های جدیدی مانند نانوتکنولوژی (Nanotechnology)، روباتیک نیز دچار تحولات عمیقی شده است. امروزه بجای ساختن ماشینهای بزرگ و پیچیده، محققان در فکر ایجاد انبوهی از ماشینهای ریز و ساده هستند که بتوانند مانند یک پیکر واحد عمل کنند (آیا انسان نیز از تعداد زیادی سلول ساده ساخته نشده است؟). از طرف دیگر، محققان امروزی در پی ساختن روباتهایی هستند که بتوانند در مواجهه با محیط خود تکامل پیدا کرده، و به موجودات پیشرفته تری تبدیل شوند.

منابع


روباتیک چگونه روبات بسازیم / نویسنده: علیرضا زارع پور؛ انتشارات نص، تهران