Читать книгу: «От мехатронизации до мехатроницизма», страница 5

Глава 4

Устойчивая неустойчивость и неустойчивая устойчивость

4.1.Децентрализованная централизация и централизованная децентрализация.

Мехатронизация – главный драйвер развития

Возникла аномалия во многом политико-экономическая, но имеет место и техническая. Возьмем глобальное информационное пространство. Налицо в этом пространстве происходит децентрализация, но всем понятно, что мы не можем обойтись и без централизации. Иными словами пространство характеризуется децентрализованной централизацией и централизованной децентрализацией.

Если исходить из того, что человек, человеческое сообщество высокоразвитые мехатронные системы природы, то мы имеем еще одно направление развития мехатронизации, как новой парадигмы – это синхронизация целевых функций, задач верхнего и нижнего уровней управления. Это введение корректив в целевые функции нижнего уровня, не разрушая упорядоченность распределенной системы, оказывать соответствующее влияние на системы нижнего уровня, которое позволяло бы обеспечить состояние, при котором было бы желательным взаимодействие между ними.

Мехатронизация – главный драйвер, с помощью которого человечество решает (неосознанно), и будет решать свою основную задачу: освобождение человечества от зависимости в отношении его среды обитания и сохранение этой среды обитания – одну из главных задач эволюции.

Это понятно, что человечество независимо от среды обитания не будет никогда, но максимально минимизировать ее влияния, подстроиться к ней и продолжить свое существование – это возможно.

4.2. Социальная и когнитивная институционализация мехатронизации.

Судя по всему, сейчас необходима социальная и когнитивная институционализация новой парадигмы. Социальная функция есть, нужны люди, сообщество, связанные со специализированной деятельностью для ее воплощения в жизнь. В предыдущих статьях по кооперативному объединению наук мной были предложены высказывания, предложена малая эпистема, построена система аксиоматизированных знаний.

Мехатронизация – требует специалистов транспрофессионалов, умеющих свободно общаться с разными науками и областями деятельности, использующих основной принцип мехатроники – аппарата конфигурируемое управление средствами и способностями для решения комплексных задач.

Создание машин, оборудования и товаров народного потребления, основанных на устаревших научных и технических концепциях, неизбежно вызывает потери в экономике, замедляет рост производительности труда.

В начале статьи оговаривалось словосочетание «устойчивая неустойчивость». Это о том, что многие изобретения, открытия сделаны и будут еще сделаны изобретателями – одиночками или небольшими группами специалистов с фантастическими идеями, которые административно – иерархический фактор в научном мире не принял бы.

Но есть и другое словосочетание «неустойчивая устойчивость», т.е. это мощные, крупные организации , которые могут претворить в жизнь невероятные идеи одиночек или группы разработчиков.

Мехатронизации приемлемы оба состояния: опора на мелкие научные группы с определенной автономией, которые получают необходимые средства для реализации своих, сразу кажущихся фантастическими, научно-технических идей, так и опора на государственные институты.

При этом соблюдается основной закон жизни, завещанный нашими предками в камне, «закон египетских пирамид», который оправдывает себя и в социальной жизни – широкая опора на лиц, способных выдвигать новые и разрабатывать перспективные идеи с обязательной централизацией их внедрения, т.е. «децентрализованная централизация и централизованная децентрализация»

На данном этапе идет становление новой парадигмы – мехатронизации. Вспоминая слова академика И.Н. Бардина: самый дорогой процесс в технике – это топтание на месте, предлагается в технической и научной литературе больше опираться на новую парадигму, рассматривать ее как основу в разработках. Использовать идеи, проверенные временем, экономить за счет этого средства без риска – заманчиво, но это приводит к отсутствию движения, а движение – это жизнь, а интеллектуализированное движение – это мечта.

Основной закон мехатронизаци – максимально эффективное интеллектуализированное движение при минимальных затратах энергии должен стать основой во всей технической и социальной жизни человечества. Схематично логотип мехатронизация изображен в виде окружности с треугольником внутри.

Сторонами треугольника являются: внизу основа мехатронизации, как и основа жизни – источники энергии, легкие, автономные, портативные и высоко емкие, а со временем чистая энергия космоса, слева мехатроника – наука о прецизионном управляемом движении, справа искусственный интеллект – элемент совершенствования мехатронных систем.

В центре мехатронизация – процесс охвата этой наукой – мехатроникой, общества, отраслей производства, ее проникновение в другие науки.

Мехатронизация решает потребность ученых в неформальных транспрофессиональных организационных структурах, неформальном профессиональном общении за пределами административно – иерархического фактора, решает проблему времени, верней запаса времени, а он у человечества ограничен. Время на Земле запрограммировано Вселенной, и человечеству надо торопиться с развитием, чтобы достойно встретить перепрограммирование.

Именно мехатронизация с ее пониманием жизни, как «устойчивой неустойчивости и неустойчивой устойчивости», как «децентрализованной централизации и централизованной децентрализации» позволит человечеству ускорить процесс развития. Поразительным примером вышеизложенного являются биологические системы. Несмотря на то, что сами биологические системы (имеются в виду биоклетки) очень малы, они могут осуществлять весьма разнообразные и очень активные действия: вырабатывать различные вещества, изменять собственную форму и выполнять другие сложные операции.

Мехатронизация не может быть одним из направлений научно-технического процесса. Мехатронизация – это сам процесс, это само интеллектуализированное движение, которое не отодвигает человека от участия в движении, а заставляет мыслить другими категориями.

4.3.Мехатронизация и автоматизация

Если автоматизация недопроектированная и недоделанная мехатронизация в силу определенного научно-технического развития на тот момент, то в мехатронизации философия проектирования иная. Она использует синергетическую интеграцию мехатроники, искусственного интеллекта и совершенных источников энергии, требует временного, опережающего существующие научно – технические концепции, и пространственного интегрирования функций в инженерных устройствах и технологических процессах для производства качественно новых изделий, процессов и систем.

В основе проектирования сложных систем в мехатронизации лежит:

• функционально – структурный анализ и эволюционный синтез сложных технических систем. Функционально – структурный подход базируется на идее приоритета функции системы над ее структурной организацией с высокими результатами по выбранным критериям качества;

• методология параллельного проектирования систем;

• структурный синтез и оптимизация технических систем по критериям сложности. Эволюционный синтез предусматривает нахождение рациональных решений путем многоэтапной процедуры оптимизации. Поиск вариантов производится из базы перспективных структурных решений, которая открыта для развития и имеет иерархическую структуру.

Планирование исследования Луны при помощи роботов с элементами искусственного интеллекта должно остаться в прошлом. В мехатронизаци это рассматривается как планирование исследования Луны при помощи искусственного интеллекта с элементами высокоточных прецизионных приводов.

То же, а в принципе уже не то, изменена функциональная задача, а именно мехатронизация подразумевает, что так называемый робот – набор элементов высокоточных прецизионных приводов, и ему необходима структура обеспечивающая жизнедеятельность так называемого робота. Вот в чем разница между роботизацией и мехатронизацией, мехатронизация обеспечивает жизнедеятельность самого робота.

Изменена задача, и проектировщикам стыдно отправить груду металла с маленьким мозгом, они будут вынуждены создавать искусственный интеллект с выполнением закона мехатронизаци – максимально эффективное интеллектуализированное движение при минимальных затратах энергии и уже с учетом возможностей искусственного интеллекта и источника энергии комплектовать высокоточные приводы. Подход к проектированию и созданию совсем иной.

Надо помнить народную мудрость о том, что не бывает ничего более постоянным, чем временное, и сразу проектировать и создавать совершенные системы с максимально качественным решением функциональных задач.

Надо по – новому понять смысловую составляющую новой парадигмы, исходить из того, что мы отправляем в космос, пускай еще детский искусственный интеллект с высокого уровня мехатронной системой в составе мехатронизированного космического аппарата. Именно искусственный интеллект с элементами автоматики и робототехники (скорей мехатроники), а не наоборот.

Сама природа учит нас, как надо проектировать и создавать – вначале мозг и сердце эмбриона, а затем все остальное.

Мехатронизации присуще образование кластеров инновационных наук, объединение различных организаций, позволяющее использовать преимущества внутренней иерархии, дает возможность более быстро и эффективно распределять новые знания, открытия и изобретения.

Благодаря формированию устойчивых связей между участниками кластера в кластере происходит эффективное преобразование новых разработок и технологий в инновации. Инновационные кластеры создают такой механизм взаимодействия, который позволяет им сотрудничать с другими предприятиями, образующими кластер, и за его пределами. То есть в инновационных кластерах образуется элемент кооперации.

Учитывая, что отличительной чертой модели инновационного кластера в мехатронизации является синергетическая интеграция, т.е. сочетание различных наук и информационных технологий для проектирования, производства и эксплуатации интеллектуальных автоматических систем, то ядром инновационного кластера могут быть крупные научно-исследовательские учреждения, предприятия, выпускающие инновационную продукцию.

Таким образом, в мехатронизации весь процесс – от идей до производства и реализации потребителю инновационной продукции осуществляется в инновационном кластере.

Предложен главный драйвер развития на столетия – мехатронизация.

Глава 5

Безальтернативность

5.1.Интенсивность развития мехатронизации

В тртьей главе были предложены три степени развития мехатронизации, одной из которых является ANI – мехатронизация. Интенсификация мехатронизации пока идет по пути помощи человеку, а именно быстрее принимать лучшие решения. Исключение человека из сферы принятия решений на данном этапе интенсификации не наблюдается.

Именно уровень развития искусственного интеллекта, интенсификация развития составляющей искусственного интеллекта – нейронных сетей на данном этапе характеризует интенсивность развития мехатронизации в повседневной жизни общества и в экономике. Нейросети все еще находятся на начальном этапе развития и нуждаются в популяризации. Нейросети довольно часто выдают парадоксальные решения, поэтому разработчики в поисках пределов возможностей искусственного интеллекта ищут необычные способы его применения.

Рост вычислительных мощностей способствует распространению алгоритмов искусственного интеллекта, например перевод с иностранных языков – Google Translate работает с 2016г. с высокой номенклатурой языков для перевода, с высокими результатами при установке на телефоны, а Яндекс. Переводчик с 2017г с возможностью перевода на языки малых народов.

Для создания более универсальных интеллектуальных систем требуется другой подход. Это привело к тому, что исследователи искусственного интеллекта обратили внимание на биологические нейронные сети, которые лежат в основе человеческого мозга. Нейронные сети в искусственном интеллекте − это упрощенные модели биологических нейронных сетей. На этом сходство заканчивается.

Мозг человека гораздо более сложный объект, и поэтому воспроизвести его точно не представляется возможным, это почти то же самое, что создать «искусственную вселенную». Человек начал свое путешествие в искусственной вселенной, самостоятельно создавая ее – искусственные нейронные сети, например, версия Алисы – начало было с 3-слойной нейронной сети, а теперь используется огромная 120-слойная нейронная сеть. Алиса старается отвечать на произвольные фразы.

У нейронных сетей много важных свойств, но ключевое из них – это способность к обучению. Обучение нейронной сети в первую очередь заключается в изменении веса связей между нейронами, к настройке весовых коэффициентов для оптимизации заданного критерия качества функционирования нейронной сети. На сегодняшний день нейронные сети являются одним из приоритетных направлений исследований в области искусственного интеллекта, т.е. в интенсификации мехатронизации. Кроме этого развиваются и другие направления исследований в области искусственного интеллекта: генетические алгоритмы и многоагентные системы.

Интенсификация создания и применения искусственных нейронных сетей имеет большое значение для развития науки, совершенствования образования, техники и новых технологий, экономики и в целом общества. Все более интенсивное использование искусственных нейронных сетей в мехатронизации приведет к разработке новых мехатоприводов , совершенствованию функциональной электроники и источников энергии.

5.2.Основные направления применения искусственных нейронных сетей

С помощью нейронных сетей решаются задачи:

в области науки, научных исследованиях;

• в области проектирование и оптимизация сетей связи (нахождение оптимального пути трафика между узлами);

• в области распознавания речи и образов – наиболее популярного применения нейронных сетей;

• в области управления производством, торговлей. В результате использования нейронной системы осуществляется выбор оптимальной стратегии производства с точки зрения максимизации объёма продаж или прибыли;

• в области медицинской диагностики;

• в области проектирование и создания промышленной и специальной робототехники;

• в области проектирование и создания космической и авиационной техники;

• в области проектирование и создания военной техники, особенно техники с гиперзвуковыми скоростями;

• в области автомобилестроения и создания специальных транспортных средств;

• в области проектирование и создания медицинского и спортивного оборудования;

• в области проектирование и создания бытовой техники;

• в области проектирование и создания тренажеров для подготовки операторов сложных технических систем и пилотов;

• в области логистики транспортных потоков (железнодорожного, морского и автомобильного).

5.3. Исследование применения искусственных нейронных сетей

Альтернативы теории мехатронизации нет. Чем глубже человечество будет погружаться в космос и в земной океан, тем значимость мехатронизации будет возрастать. Для мехатронизации характерна такая черта как создание благоприятной среды для объекта с определенной функцией, поведение которой и последующее состояние описывается как предсказуемыми величинами, так и случайными (в целом стохастическими).

На первом этапе развития мехатронизации т.е. ANI – мехатронизации использовалась для решения практических задач. Детерминированность – способ решения, в котором определена однозначно последовательность шагов, одним и тем же исходным данным должен соответствовать всегда один и тот же результат.

На данном этапе развития нейронных сетей используется целевая детерминация, когда предполагаемые субъектом цели в его возможном будущем определяют его поведение в настоящем.

Второму уровню мехатронизации – общей мехатронизации, AGI – мехатронизации соответствует интенсификация процессов изучения, разработки и внедрения искусственных нейронных сетей, генетических алгоритмов и многоагентных систем.

Исследование применения искусственных нейронных сетей показывает направленность инновационных технологий на человека: создание жизненных удобств, снижения экологических проблем.

Так американская компания Caper создала тележки, оснащенные технологией искусственного интеллекта. Вместо того чтобы устанавливать интеллектуальную систему оформления покупок в самом здании, продуктовым сетям предлагается использовать «умные» корзины для покупок, позволяющие покупателям сканировать и оплачивать товары. Интегрированные датчики в тележке предназначены для идентификации товаров, выбранных клиентом – когда они помещаются в тележку, на экране отображается стоимость каждого товара. Версия тележки подразумевает, что клиент просто помещает товары в корзину, а встроенная технология распознает их.

Российский кластер инновационных наук разрабатывает систему, которая будет сортировать мусор с помощью искусственных нейросетей. Отмечается, что новая система будет выполнять задачу гораздо быстрее людей. Сортировщик с помощью вычислителя на основе нейронных сетей, производящего идентификацию видов твердых бытовых отходов и тактильного манипулятора, ответственного за перемещение распознанных объектов быстрее людей. На настоящий момент инженеры уже создали базовые алгоритмы распознавания отходов по категориям и занимаются опробованием в реальных условиях производства.

Специалисты компании Amazon Robotics разработали специальный жилет, который призван сделать взаимодействия сотрудников и роботов более безопасными. Безопасность является серьезной проблемой, когда речь идет о взаимодействии человека с роботом на рабочем месте. Исследования показывают, что по большей части аварии роботизированных систем возникают в нестандартных условиях эксплуатации, таких как программирование, обслуживание, тестирование, настройка или регулировка. Во время многих из этих операций человек может временно находиться в рабочей зоне робота, где непреднамеренные действия могут привести к травмам.

Важным в разработке и совершенствовании нейронных сетей, интенсификации мехатронизации является условие «движение навстречу друг другу». Например, можно совершенствовать источники питания, а можно совершенствовать с помощью нейронных сетей уровень потребления энергии.

Специалисты из компании IBM создали искусственный интеллект, работа которого основывается на взаимодействии нейронов человеческого мозга. Испытания показали, что новый алгоритм выполняет задачи так же эффективно, как обычная искусственная нейросеть, но при этом потребляет лишь 1% энергии.

Чип IBM, как и нейронная сеть, написанная на программном обеспечении, имитирует синапсы, которые соединяют отдельные нейроны в мозге. Эти синаптические подключения должны быть настроены для того, чтобы сеть могла обучаться. В своей разработке исследователи использовали два типа синапсов – краткосрочные для быстрых вычислений и долгосрочные для длительного хранения информации.