Мир ожидает чудес от робототехники, государства направляют в отрасль серьезные инвестиции. Россия тоже недавно решила этим заняться, но пока плохо понимает, как добиться успеха
Слово «робот» ассоциируется у большинства из нас с человекоподобными созданиями, способными убирать в доме, бегать в магазин за пивом, а в свободное от этих забот время спасать мир. Или со злобными боевыми машинами, покоряющими несчастное человечество. И это неудивительно, ведь ни о какой другой технике не создано столько мифов. Наши представления о роботах родом из фантастических фильмов и книг, даже само слово «робот» имеет литературное происхождение: для обозначения искусственных человекоподобных существ оно было впервые использовано Карелом Чапеком в пьесе, написанной в 1920 году.
Однако роботы давно уже не фантастика. Они окружают нас везде: это и стиральные машины, и автоматы по продаже бутербродов, и авиалайнеры. Мы удивляемся новым устройствам и называем их роботами, когда они только входят в нашу жизнь. Со временем же они превращаются в привычные, обыденные вещи.
Далекий прообраз беспилотного летательного аппарата, механического голубя, был создан еще в Древней Греции в 350 году до н. э. философом и полководцем Архитом Тарентским. Герон Александрийский, живший в Греции в I веке н. э., внес серьезный вклад в механику и автоматику. Его работы стали инновациями в сфере производства религиозных чудес: автоматические ворота храма, вендинговый аппарат по продаже святой воды и устройства по превращению воды в вино были призваны поднять доходность храмового бизнеса. Значительный вклад в развитие сервисной робототехники внес арабский изобретатель Аль-Джазари, он же в начале XIII века создал первые программируемые андроиды. Позднее, в XVIII веке, они стали весьма популярны в Европе.
Но серьезный вклад в экономику роботы начали вносить лишь с развитием промышленной робототехники, зародившейся в 1940-е годы в США с появлением автоматов для окраски. В 1950-е появились первые патенты на роботы-манипуляторы, а уже в начале 1960-х американские компании AMF и Unimation выпустили первые из них на рынок.
В 2013 году совокупный объем рынка промышленной робототехники, по оценкам Международной федерации робототехники (IFR), составил 9,5 млрд, а с учетом сопутствующего программного обеспечения и периферийных устройств — более 29 млрд долларов. Основные потребители — автомобилестроение и производство электроники. Это уже зрелый рынок с высокой конкуренцией между небольшим числом крупных производителей и темпами роста около 8% в год. Он имеет свои точки роста: роботизацию среднего и малого бизнеса, создание ко-роботов, способных работать вместе с человеком. Однако куда большие перспективы имеет рынок сервисной робототехники: его объем составляет 5,3 млрд долларов и продолжает расти впечатляющими темпами. Сегмент b2b на протяжении последних лет растет уже более чем на 30% в год. А новости от разработчиков захватывают открывающимися перспективами.
Наибольшего экономического эффекта стоит ждать от роботизации транспорта, где в ближайшее десятилетие может произойти настоящая революция. Все ведущие автопроизводители занимаются созданием беспилотных автомобилей. Известно, что Nissan, Audi, Volvo, Mercedes, Toyota, Ford, а также один из ведущих производителей автокомпонентов Bosch уже тестируют свои разработки. Tesla Motors обещает с 2015 года оснастить электромобиль Model S системой Autopilot, которая позволит двигаться по автомагистралям без участия водителя. Свою версию автомобиля будущего — «бесчеловечную» Lada Kalina — представил НАМИ. Дальше других продвинулся Google. Его беспилотные автомобили уже преодолели более миллиона километров по дорогам общего пользования, ни разу не попав в аварию. А в мае интернет-гигант представил действующий прототип двухместного электромобиля. У него нет привычных органов управления — лишь кнопка пуска и дисплей навигационной системы.
Интерес Google революцией в автомобилестроении не ограничивается. В декабре 2013 года он приобрел сразу восемь различных робототехнических компаний, а в апреле 2014-го — производителя беспилотников Titan Aerospace, чтобы при помощи круглосуточно парящих электросамолетов на солнечных батареях обеспечивать интернет в труднодоступных районах. DHL в сентября начала использовать беспилотники для доставки посылок. Такие же планы у Amazon, которая, кроме того, приобрела за 775 млн долларов Kiva Systems, занимающуюся роботизацией складов, чтобы не допустить получения ее разработок конкурентами. Корейские инженеры продемонстрировали человекоподобного робота, способного управлять самолетом.
На западе Австралии компания Rio Tinto уже с 2008 года эксплуатирует на месторождении железной руды беспилотные роботы-самосвалы. Эти самодвижущиеся гиганты в груженом виде весят более 500 тонн, а центр контроля над ними находится в тысяче километров от месторождения.
Но транспорт не единственная отрасль, где роботизация может вызвать серьезные изменения. Роботизированные животноводческие комплексы помогают повысить производительность труда в странах с высокой стоимостью рабочей силы. В 2013 году 523 тыс. операций были сделаны при помощи роботов-хирургов только одного из производителей — Intuitive Surgical. Страны Азии со стремительно стареющим населением — Япония и Южная Корея — активно ведут разработки роботов-сиделок и помощников для пожилых и больных людей; уже используются роботы-преподаватели.
Убийственные технологии
Но главным двигателем развития робототехники остается ключевая задача человечества — уничтожение себе подобных. Автоматизация этого процесса давно занимала умы изобретателей, но лишь сейчас можно говорить о настоящем технологическом прорыве. В 2013 году 45% всех проданных профессиональных сервисных роботов составили военные. Именно инвестиции в технологии убийства вносят основной вклад в развитие робототехники. И впереди планеты всей — США.
Американские военные испытывают особую любовь к механическим животным и уже профинансировали создание целого робозоопарка: робота-гепарда, блоху, таракана, мула, колибри, червя. Звездой YouTube стал BigDog — вьючный робот, разрабатываемый компанией Boston Dynamics для американской армии. Отчаянно тарахтя керосиновым двигателем, «безголовый ослик» неловко и с опаской перебирает копытцами по камням. Несмотря на неуверенность шага он весьма устойчив и может удержаться на ногах даже после мощного пинка в бок. Другие разработки этой компании уже не вызывают улыбки. Относительно человекоподобный Atlas, почти двухметровый гигант весом 150 килограммов, вполне ловко движется по неровной поверхности и быстро бегает. WildCat, четырехногий робот с бензиновым двигателем, способен развивать скорость 32 км/ч — ни один человек от него не убежит.
 |
| Робот BigDog компании Boston Dynamics |
В университетах США и Израиля за счет финансирования американских военных ведутся разработки кибернетических организмов на основе насекомых. Уже удалось установить миниатюрный генератор на жука, дающий энергию для питания микроэлектроники от взмахов крыльев, и вживить микроскопические топливные элементы улитке. Освоено удаленное управление движением и полетами насекомых, изготавливаются тараканы-киборги с дистанционным управлением, несущие на себе направленные микрофоны. Эти успехи наполняют новым смыслом термин «жучки».
На вооружении армии США уже стоят беспилотные самолеты, роботы — разведчики и саперы, собираются принять на вооружение патрульные катера без экипажа. DARPA, агентство передовых оборонных исследовательских проектов, финансирует разработку беспилотных танков. Все эти робототехнические достижения могут дополняться новейшими «умными» боеприпасами. Американские военные уже анонсировали самоуправляемые пули, а разработчик крылатых ракет «Томагавк» Raytheon тестирует новейший 155-миллиметровый артиллерийский снаряд, который помимо GPS-навигации имеет систему лазерного наведения.
Робототехника может серьезно изменить тактику войн. Ударной силой станут беспилотные танки, управляемые дивизиями опытных геймеров, имеющих многолетний опыт владения «мышкой». Беспилотные самолеты и высокоточное оружие позволят уничтожать силы противника, сохраняя ценную инфраструктуру; стаи быстроногих роботов будут загонять не желающих принуждаться к миру, а солдаты в экзоскелетах, позволяющих нести усиленную броню и мощное оружие, будут окончательно зачищать территорию.
Будущее за казенный счет
Только в последние годы основу для ожидающейся робототехнической революции закладывает сразу несколько трендов: рост вычислительных мощностей и развитие «интернета вещей», снижение стоимости компонентов, в том числе за счет эффекта масштаба, и тренд к стандартизации платформ в робототехнике, которая позволит радикально снизить цену на массовые продукты, например на персональные компьютеры, медицинские манипуляторы, мобильные платформы. А прогресс в ключевых технологиях позволит в ближайшие годы серьезно нарастить функционал роботов.
Однако пока большинство робототехнических проектов непривлекательны для частных инвесторов. Поэтому основным источником финансирования сервисной робототехники остается государство. Наиболее активно инвестируют в военную робототехнику США. Первая программа была запущена в 1990 году Министерством обороны, сейчас она носит название Defense Ground Robotics Alliance (DGRA). В задачи программы входит координация работы военных ведомств в области робототехники, формулирование приоритетов ее развития, разработка стандартов архитектуры специализированного ПО, проведение соревнований по робототехнике среди студентов и школьников. На базе DGRA в 2008 году создано объединение университетов, лабораторий и компаний США — National Advanced Mobility Consortium, в 2013 году профинансировавшее 65 проектов на 70 млн долларов. Основные направления — системная интеграция и искусственный интеллект: машинное зрение, распознавание образов, понимание речи и повышение автономности действий.
Однако фокус на военной робототехнике привел к отставанию в гражданской, а первенство Соединенных Штатов в разработке многих технологий не всегда обеспечивает лидерство в их коммерческой реализации. Например, будучи родиной промышленной робототехники, США уже в конце 1980-х потеряли в ней превосходство, а позднее и вовсе исчезли из числа крупнейших производителей. В 2011 году проблема была признана на высшем уровне: администрация президента подготовила доклад «Об обеспечении лидерства США в отраслях передовой промышленности», в котором одним из 26 утерянных технологических направлений была названа робототехника. В июне 2011 года Барак Обама объявил о создании Национальной робототехнической программы, ориентированной на гражданские разработки. В ее рамках Национальный научный фонд, NASA, Министерства здравоохранения и сельского хозяйства получили возможность каждый год направлять от 30 млн до 50 млн долларов на фундаментальные и прикладные исследования. Спектр разработок весьма широк: от андроидного робота для манипулирования крупными объектами и их транспортировки до робота по сбору клубники.
Евросоюз финансирует гражданскую робототехнику активнее, чем США. В 2007–2013 годах профинансировано 130 робототехнических проектов с привлечением около 500 организаций и общей суммой грантов 536 млн евро. В 2014–2015 годах в рамках Восьмой рамочной программы ЕС по научно-технологическому и инновационному развитию непосредственно на робототехнику выделено более 150 млн евро, а финансирование направлений, с ней связанных, превышает 500 млн евро. Распоряжается этими средствами SPARC — государственно-частное партнерство между ЕС и euRobotics, объединением 180 компаний и научно-исследовательских организаций.
Серьезные объемы финансирования обусловлены амбициозностью целей. EuRobotics планирует к 2020 году создать более ста тысяч новых рабочих мест в компаниях — производителях роботов, программного обеспечения и комплектующих и за счет роста этого сектора экономики увеличить ВВП Евросоюза на 80 млрд евро.
В Китае рост стоимости труда ведет к быстрому росту рынка промышленной робототехники — в 2013 году он стал крупнейшим в мире. Проблема Китая — неопытность производителей и отсутствие собственных качественных комплектующих. Поэтому местные производители пока конкурентоспособны только в низшем ценовом сегменте. Тем не менее темпы их роста впечатляют: иностранные компании увеличили в 2013 году продажи по сравнению с 2012-м на 20%, а местные — втрое, достигнув 25-процентной доли рынка.
Сервисная робототехника в Китае пока не входит в число приоритетов. Практически все разработки ведутся по госзаказу. Так, в 2013 году, спустя 43 года после советского, совершил высадку китайский луноход. Ведутся разработки двурукого робота для замены человека на орбитальной станции, а также нескольких военных роботов, включая реплику знаменитого «безголового ослика». Первый китайский подводный робот «Северный полюс» уже ведет подледные научные исследования.
Родина боевых роботов
Российская робототехника имеет светлое прошлое. Именно в СССР впервые были применены боевые роботы. Советские телетанки ТТ-26 были использованы во время Советско-финской войны 1939–1940 годов. Изначально предполагалось использовать их для распыления химического оружия и доставки мощных зарядов к позициям противников. В 1964 году на вооружение ВВС СССР был принят сверхзвуковой дальний разведывательный беспилотный летательный аппарат ДБР-1 (Ту-123). По производству беспилотных летательных аппаратов СССР занимал лидирующие позиции в 1970−1980 годах, в частности модели Ту-143 было выпущено около 950 единиц. В ноябре 1970 года СССР первым высадил на другом небесном теле планетоход «Луноход-1».
В Ленинграде был создан Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики, а в 1981 году в МВТУ им. Н. Э. Баумана открылся научно-учебный центр «Робототехника», который разработал самый массовый в СССР промышленный робот МП-9С, серийно производившийся с 1982 года на Волжском автомобильном заводе — крупнейшем потребителе и производителе промышленных манипуляторов в СССР. В 1984 году ВАЗ приобрел лицензию фирмы KUKA на ряд моделей, которые производились вплоть до 2010 года, когда было запущено серийное производство собственных разработок.
 |
| Робот на ликвидации аварии на Чернобыльской АЭС |
| Источник: Военное обозрение |
Катастрофа на Чернобыльской АЭС в 1986 году привела к необходимости срочно создать специальных роботов для применения в опасных для людей жестких радиационных условиях. В кратчайшие сроки в МВТУ были разработаны мобильные робототехнические комплексы, которые смогли успешно действовать в условиях, где японские и немецкие модели оказались непригодны.
Нынешнее состояние отрасли не столь блестяще. Как лаконично охарактеризовал его один из главных российских экспертов в этой области, «у нас умеют делать только самоходные корыта».
У понятия «робот» нет однозначного определения. Согласно стандарту ISO 8373:2012, под роботом понимается «программируемый механизм, способный перемещаться с двумя и более степенями свободы, обладающий определенной степенью автономности и осуществляющий движение для выполнения определенных задач». Очевидно, что подобная формулировка излишне широка и недостаточна для определения границ рынка. Поэтому работы, посвященные робототехнике, обычно не пытаются следовать жестким определениям, следуя сложившемуся в профессиональной среде пониманию границ отрасли. Принято выделять промышленную робототехнику — манипуляторы, используемые на поточных производствах, и сервисную, к которой относят всех прочих роботов.
Объем отечественного рынка робототехники незначителен. Но производство не покрывает даже ничтожный российский спрос. Наиболее бесперспективно развитие промышленной робототехники. Высокая конкуренция на зрелом рынке делает целесообразным лишь крупносерийное производство, позволяющее снижать издержки за счет масштаба. Но в год в России продается всего лишь около 300 промышленных роботов, тогда как, например, в Таиланде в 2012 году их было продано 4 тыс. При этом потенциал роста невелик: от ключевого потребителя — автомобильной промышленности — в ближайшее время не стоит ждать взрывного роста. Второй возможный локомотив роста — электроника — в нашей стране практически отсутствует. Потенциальный объем спроса на промышленную робототехнику в России снижает и низкая культура производства. Автоматизация отдельных звеньев производственных цепочек наталкивается на проблему нестабильности качества сырья и заготовок. «На некоторых предприятиях сборка изделий производится с применением лома и других подручных средств, в результате чего получаются зазоры величиной с палец. Даже если применять современные технологии отслеживания сварного шва с помощью лазерных сенсоров, то поиск стыка будет занимать больше времени, чем сама сварка, и производительность роботизированной системы будет низкой. Смысл автоматизации теряется, ведь гораздо быстрее будет сварить детали вручную», — объясняет Антон Бычковский, генеральный директор инжиниринговой компании «Интеллектуальные робот-системы».
Выход на зарубежные рынки затруднен: они давно поделены между несколькими крупнейшими производителями, отличаются наличием устойчивых связей с ключевыми потребителями и протекционизмом в отношении национальных производителей.
Единственный российский производитель — Волжский машиностроительный завод — входит в пике, теряя рынок. Владимир Серебренный, первый заместитель генерального директора ОАО «РТ-Станкоинструмент», бывший генеральный директор ВМЗ (2006–2012), признает, что итогом может стать закрытие производства роботов на ВМЗ. Сделать его высокорентабельным бизнесом нельзя из-за крайне неблагоприятных условий для производства в России и закрытости внешних рынков. На вопрос, почему же производство сохранилось до настоящего времени, Владимир Серебренный дает ответ: «Основная причина — энтузиазм и вера в то, что оно действительно востребовано».
Космическая робототехника тоже теряет свои позиции. За последние двадцать лет в России были запущены лишь две межпланетные автоматические станции — «Марс-96» и «Фобос-Грунт». Обе потерпели неудачу.
Гражданских проектов сервисной робототехники в России не много. Успешных компаний не более десятка, но даже их объемы продаж невелики. Стартапов существенно больше. Однако их динамика пока не вызывает восторга. Несколько историй успеха, например компания «Диаконт», — лишь исключения. Препятствиями являются отсутствие опыта коммерциализации, а порой и мотивации к ней у многих разработчиков, слабые навыки маркетинга и промышленного дизайна, географическая удаленность от наиболее емких рынков.
Традиционные бизнес-инкубаторы и акселераторы на робототехнике буксуют. Их ставка на пылающих энтузиазмом юнцов не срабатывает. Ограниченность числа идей автоматизации быта заставляет тех снова изобретать пылесос. Но десяток разработчиков в Сколкове с производством очередных пылесосов в Китае не спасет экономику, да и технологический прорыв вряд ли совершит. А издержки входа на более перспективный рынок профессиональной сервисной робототехники велики: высокая стоимость разработок, необходимость экспертного знания профильной отрасли, трудность формирования новых сегментов.
На фоне других направлений относительно сильным остается робототехника специального назначения, преимущественно за счет советских разработок тридцати-сорокалетней давности. Это наиболее защищенный сегмент, практически не конкурирующий с техникой зарубежных производителей, поэтому спрос на нее в наименьшей степени зависит от качества и цены продукции. Однако отставание от стран-лидеров уже существенное. Например, из-за нехватки современных беспилотных летательных аппаратов в 2009 году их пришлось закупать в Израиле. Для исправления ситуации в робототехнике военного назначения прилагает усилия Фонд перспективных исследований, созданный в октябре 2012 года в подражание знаменитой DARPA. Однако судить о результатах его деятельности еще рано.
Трансфер военных технологий в гражданскую робототехнику во всех странах идет трудно. Хотя есть и яркие примеры успеха: например, американский iRobot, начинавший в 1990 году с разработки марсохода, сейчас выпускает линейку военных роботов и одновременно стал мировым лидером в производстве роботов-пылесосов. Но ситуация с трансфером в России особенно тяжела. Один из российских производителей боевых роботов в ответ на предложение снизить бронирование и скорострельность его изделий и превратить их во что-либо полезное, например в газонокосилку, возмущенно ответил: «Чтобы я с этими фирмачами поделился?!»
«Девяносто процентов робототехников, с которыми я общаюсь, видят в качестве заказчика только государство, то есть ту или иную госструктуру — Минздрав, Минобрнауки, Минобороны», — говорит Альберт Ефимов, директор ИТ-проектов фонда «Сколково». «У нас есть госконтракты, другие деньги нам особо не нужны», — отвечают ему разработчики. «Если люди привыкли десятилетиями строить самоходные танки за государственный счет, то они не в состоянии сделать пылесос за полтора года ценой 600 долларов, который через несколько месяцев нужно усовершенствовать, потому что он уже устарел», — уверена Валерия Комиссарова, директор по развитию фонда Grishin Robotics.
Критическая проблема для всех сегментов робототехники — отсутствие отечественных комплектующих. В частности, приходится закупать за рубежом специальные особо устойчивые на изгиб кабели, а также подшипники, приводы, редукторы, электронные компоненты. Кроме того, некоторые комплектующие в принципе недоступны российским производителям. «Крупные немецкие или японские производители отказываются поставлять свою продукцию в Россию под предлогом двойного назначения комплектующих», — еще до введения санкций говорил Александр Батанов, начальник специального конструкторско-технологического бюро прикладной робототехники МГТУ им. Н. Э. Баумана. Ситуация усугубляется тем, что наиболее важные с точки зрения обеспечения характеристик изделий комплектующие производятся лишь одной или двумя компаниями из развитых стран, а это лишает возможности найти альтернативу.
Серьезным препятствием к размещению производства на территории России является высокий уровень издержек, в том числе налоговой нагрузки, стоимость кредитов, электроэнергии, комплектующих и труда. Подтверждение этому — опыт компании Rbot, крупнейшего в России производителя роботов телеприсутствия. После перевода производства большей части узлов на собственную площадку в Китае — Quanzhou Future Robot Technology — цену собираемых в России роботов удалось снизить вдвое.
Наконец, почти все участники рынка говорят об отсутствии целенаправленной государственной политики в отношении робототехники. В последние годы государство вроде бы начинает проявлять энтузиазм, однако действия различных ведомств не скоординированы и малоэффективны. Яркий пример — таможенная политика: импортные пошлины на большинство комплектующих колеблются от 4 до 17,5%, притом что пошлины на ввоз конечных изделий отсутствуют.
Отдельные решения вряд ли помогут. Так, вливание денег только в военную робототехнику будет малоэффективным: производство комплектующих и разработка технологий для малых партий военной техники сделает ее запретительно дорогой. Кроме того, это направление не самодостаточно, эффективное его развитие возможно лишь параллельно с гражданским, являющимся источником технологий и кадров. Сейчас активно развивается образовательная робототехника для школьников и студентов. Но поддерживать энтузиазм молодежи про запас в надежде, что он когда-нибудь будет востребован, — прекрасный способ помочь робототехнике развитых стран, прежде всего США.
Более того, развитие робототехники как комплексной производной точного машиностроения, электроники и ИТ не может происходить в отрыве от них. Масштаб робототехники несопоставим со сложностью проблем, от решения которых зависит ее развитие, таких как системы точного позиционирования, технологии машинного зрения, искусственный интеллект. Поэтому в ключевых технологиях отрасль выступает лишь зависимым потребителем.
Не только бизнес-инкубатор
Нужно ли в столь неблагоприятных условиях развивать отечественную робототехнику? Да. Уже в среднесрочной перспективе уровень ее развития будет оказывать существенное влияние на оборонный потенциал и производительность труда в основных отраслях-потребителях.
Вечное стремление быть первыми вряд ли разумно. Для того чтобы стать технологическими лидерами, США потребовалось полвека вдумчивого финансирования фундаментальных и прикладных исследований, точечной поддержки подающих надежды компаний. Повторить этот путь у России сейчас нет ни ресурсов, ни времени.
Но у нас есть потенциально перспективные направления развития собственных разработок, пусть и не претендующих на уникальность. Прежде всего это сегменты с существенным внутренним спросом: военная и специальная робототехника, добыча полезных ископаемых, эксплуатация инфраструктуры, логистика и здравоохранение.
Роль государства будет определяющей на первом этапе. Однако основную роль в создании новых рыночных ниш должна играть частная инициатива, малые и средние компании — гибкие и нацеленные на агрессивный рост. Появления достаточного для них числа команд разработчиков нельзя добиться одной лишь популяризацией робототехники, организацией соревнований и конкурсов, созданием специализированных бизнес-инкубаторов, обладающих необходимой технической базой — мастерскими и испытательными центрами. Хотя все это, конечно, нужно.
Главное, что отбирать из этого инновационного питомника дееспособные проекты и взращивать их можно только в ручном режиме, вскармливая госзаказами, стимулируя спрос субсидиями, не брезгуя административным ресурсом, склоняя к заказам частные компании.
Со временем эта кропотливая работа может привести к формированию зачатков отраслевых кластеров и имеющей важное значение для развития робототехники среды притяжения. «Нужны поколения стартапов и предпринимателей, нужны деньги от выходов, которые будут реинвестироваться в эту экосистему. Например, уже не в Кремниевой долине, а в Бостоне, вокруг МТИ, растет второе поколение робототехнических стартапов, основанных теми, кто до этого заработал на IPO. Это дает принципиально другое качество среды», — объясняет Валерия Комиссарова.
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
Виталий Сараев
