Aktuální vydání

celé číslo

08

2021

Digitální transformace a konvergence provozních, informačních a inženýrských systémů

Výzkum, vývoj a vzdělávání v automatizaci

celé číslo

Japonsko používá roboty v boji proti koronaviru

Pomůckami, které by mohly pomoci překonat izolaci vynucenou nejen pandemií koronaviru, ale i nemohoucností nebo zdravotními omezeními či prostě jen nemožností dostatečně rychle a cenově přijatelně překonat velké vzdálenosti, mohou být roboty-avatary. V jejich vývoji zaujímá přední místo Japonsko, avšak vyvíjejí a vyrábějí se i v USA a v Evropě, včetně Česka.

Vysilující boj s celosvětovou pandemií způsobenou koronavirem SARS-Cov-2 a jeho nově vznikajícími mutacemi zatím nekončí. Malou výhodou v současné situaci je, že vir samotný není nijak agresivní a převážně se šíří lidským kontaktem, dýcháním, doteky a shromažďováním v nedostatečně větraných místnostech. To vše jsou však charakteristiky běžného chování lidské společnosti, potřeb a zvyků, které většina z nás vyžaduje ke každodennímu životu.

Nyní si asi přejeme, aby ta první skupina „světoobčanů“ nakažených virem, která již věděla, o jaké nebezpečí jde, bývala nikam necestovala, s nikým se nesetkávala a přísně dodržovala dvoutýdenní karanténu. Potom by covid-19 možná zanikl již dávno, během března 2020.

Ale nestalo se tak a dnes, po více než roce, zjišťujeme, že náš boj s pandemií je boj nás samých se sebou, s vlastními sociálními potřebami, neodolatelnou touhou být někomu nablízku a sdílet každodenní radosti a strasti osobně.

Od Marconiho objevu bezdrátového telegrafu, vedoucího až k všezahrnující celosvětové komunikační síti, existuje řešení. Je pro nás možné zůstat v kontaktu s našimi blízkými a spolupracovníky s pomocí mnoha služeb sociálních a komunikačních sítí. Během minulého roku se vytříbilo použití dříve relativně opomíjených aplikací, které nyní využívají miliony studentů a zaměstnanců po celém světě. Jenže to stále není „to pravé ořechové“.

Jedním ze zajímavých, ale pomalu přijímaných oborů je humanistická robotika, která se soustředí na zprostředkování mezilidských kontaktů prostřednictvím robotů. Vedoucí zemí v této oblasti je již mnoho let Japonsko a v současnosti jeho hlavní město Tokio, kde desítky nedávno založených společností uvádějí na trh a do každodenního života roboty, velké i malé, které jsou schopné pomoci v mnoha situacích nejen v nemocnicích nebo hotelech, ale i v dopravě či v bezpečnostních službách. V nejlepší tradici polozapomenuté hračky tamagoči se dnes může malý, dvaceticentimetrový robot stát kamarádkou nebo kamarádem staršího nebo opuštěného a nemocného člověka.

Je zajímavé, že v Japonsku koncipují roboty ve všech případech menší než dospělé Japonce. Určitě jde o psychologický přístup, aby byl robot přijímán jako ochotný pomocník, v žádném případě nikoho neohrožující. Mnohé typy robotů zahrnované do kategorie servisních se ukázaly jako mocný nástroj v boji proti epidemii a při řešení sociálních potřeb. Dezinfekční roboty využívající ultrafialové světlo dezinfikují nemocnice a letadla, doručovací roboty provádějí bezkontaktní dodávky, a roboty-avatary dokonce doučují postgraduální studenty univerzit. Japonsko je již dlouho předním výrobcem průmyslových i servisních robotů a pandemie urychluje vývoj robotů jako služeb, které mohou rozšířit lidské schopnosti a zbavit lidi práce, jež je vyčerpávající a opakující se a v současnosti často i vysoce nebezpečná pro jejich zdraví.

 

Zajímavé roboty, které léčí samotu

Roboty-avatary, někdy známé jako teleprezenční roboty, patří do rozvíjejícího se pole servisních robotů a umožňují uživatelům na dálku obsluhovat interaktivní stroje a promítat jejich přítomnost do vzdáleného místa. Ory Laboratories, začínající robotická firma v Tokiu, staví avatarové roboty s dálkovým ovládáním, z nichž mohou těžit nejen ti, kteří během pandemie pracují z domova, ale také lidé s chronickými zdravotními potížemi, které jim brání opustit domov nebo dům pro seniory.

Oblíbený je stolní komunikační robot, který pracuje prostřednictvím chytrého telefonu, tabletu nebo počítače. Robot OriHime Biz (obr. 1) je asi 20 cm vysoký a je vybavený fotoaparátem, mikrofonem a reproduktorem. Je elegantní, efektního designu a může pohybovat hlavou i rukama. Děti s tělesným postižením používají OriHime Biz k virtuální návštěvě třídy. V jednom případě využil OriHime Biz učitel trpící amyotrofickou laterální sklerózou (ALS) k účasti na promoci svých studentů.

„Od pandemie se OriHime Biz stále častěji používá při omezování fyzických kontaktů. Příkladem jsou uživatelé, kteří se chtějí účastnit konferencí jako avataři,“ říká Aki Yukiová, výrobní ředitelka a spoluzakladatelka Ory Laboratories. Motivací paní Yukiové je její vášeň pro avatarovou robotiku. Jako studentce jí byla diagnostikována tuberkulóza, nemohla chodit do školy a byla v té době velmi osamělá. Prostřednictvím soutěže Japan Science & Engineering Challenge (JSEC) pro mladé nadšence vědy, kde získala jednu z cen, se paní Yukiová setkala s vítězem soutěže, panem Kentaro Yoshifuji, který je nyní generálním ředitelem společnosti Ory. Oba diskutovali o nápadu rozšířit lidské schopnosti prostřednictvím robotů a poté, co jako vysokoškoláci vyvinuli funkční prototyp, založili v roce 2012 Ory Laboratories.

„Chtěla jsem vyřešit problém samoty,“ uvádí Yukiová. „Ukázalo se, že nástrojem k uskutečnění této myšlenky může být robot-avatar, ale někdo jiný může vymyslet také něco úplně jiného.“ Start-up má nyní více než dvacet zaměstnanců, dva typy robotů a jednu službu. Kromě OriHime Biz vyvinula společnost OriHime D, mobilní robot vysoký 120 cm, tedy jako žák základní školy. Robot řízený vzdálenými uživateli může přepravovat předměty, jako jsou podnosy s jídlem a nápoji (obr. 2, obr. 3).

OriHime eye je zatím vyvíjené komunikační zařízení pro sledování očí uživatele, jako jsou pacienti s ALS, kteří mohou pohybovat pouze očima, prsty nebo jinými částmi těla. Lze jej použít ke komunikaci s blízkými nebo k ovládání robotů, jako jsou OriHime.

„OriHime D byl používán jako avatar číšníka v kavárnách, které organizujeme jako dočasné události, a jeho ovládáním si mohou uživatelé se zdravotním omezením vyzkoušet, jaké to je pracovat v odvětví služeb,“ uvádí Yukiová. „Jeden muž, který robot používal, řekl, že si mohl poprvé v životě vydělat peníze vlastní prací, a rozhodl se koupit šaty pro svou matku, která se o něj stará, protože nemůže pracovat.“

Ory Laboratories se snaží propagovat svá řešení ve světě. Ve spolupráci s vládou v Dánsku (Dánsko je v Evropě průkopníkem v oblasti robotiky, včetně servisních a obslužných robotů) poskytla společnost roboty pro použití dětmi „uvězněnými“ nemocí v jejich domovech nebo v nemocnici. Společnost se nyní zaměřuje na rozšiřování využívání svých avatarů a chtěla by spolupracovat s dalšími partnery, i v zámoří.

„Do deseti let chceme vyvinout roboty pro ošetřovatelskou péči, například očima řízené avatary, které by lidem pomohly starat se o sebe ve stáří,“ dodává Yukiová. „Člověk by mohl chodit na kurzy dalšího vzdělávání nebo chodit na srazy s přáteli prostřednictvím svého robotu-avataru. Představujeme si budoucí svět, ve kterém jsou roboty-avatary rozšířením sebe sama a pomohou lidem překonat omezení fyzického těla.“

 

Konferenční avatary

Teleprezenční roboty jsou mezi lidmi přes deset let, ale nebylo snadné se s nimi setkat. Jedno z významnějších představení těchto robotů se uskutečnilo v červenci 2015 ve Washingtonu v Bílém domě, když prezident Barack Obama hovořil s Alicí Wongovou, zakladatelkou projektu Visability Disability Project. Paní Wongová se události zúčastnila na dálku prostřednictvím teleprezenčního robotu Beam Pro, který umožňuje člověku komunikovat živě s pomocí webové kamery a pohybovat robotem po místnosti kliknutím na šipky na klávesnici notebooku (obr. 4). Alice byla podle všeho první osobou, která použila tento typ zařízení v Bílém domě. Pro původního výrobce, kalifornskou společnost Willow Garage, to byl velký úspěch a pocta.

Robot-avatar Beam prošel jako produkt v následujících letech mnoha změnami a jeho koncept převzaly další společnosti. Nejdříve společnost Suitable Technologies (Palo Alto, Kalifornie, USA), v níž proběhla další fáze technického vývoje (obr. 5). Ale do roku 2019 trh projevoval pouze malý zájem, který vyústil ve finanční selhání společnosti, jejíž vedení následně hledalo obchodního partnera nebo kupce pro produkt Beam Pro.

Výsledkem komplexních jednání byla akvizice robotů Beam dánskou společností Blue Ocean Robotics (v srpnu 2019), která je na robotickém trhu mnohem úspěšnější. Časopis Automa o ní informoval v loňském roce v článku o UV-C dezinfekčních robotech.

Společnost Blue Ocean Robotics vidí v této akvizici příležitost k vytvoření další synergie: „Náš vývoj robotů je založen na našem vlastním interně vytvořeném souboru nástrojů s opakovaně použitelnými technickými komponentami. To znamená, že můžeme postavit všechny naše roboty rychle, levně a lépe než ostatní,“ sdělil John Erland Řstergaard, technický ředitel Blue Ocean Robotics. „Některé z našich robotů, například dezinfekční robot UVD, jsou již vybaveny dálkovým ovládáním. Jelikož jsou roboty Beam populární ve zdravotnictví, můžeme pokračovat v růstu našeho podnikání v tomto odvětví tím, že naši distributoři budou při návštěvě zákazníků prezentovat UVD i Beam.“

 

Mladé japonské společnosti se ujímají vedoucích rolí ve vývoji

Vývoj podobných robotických avatarů probíhal v minulém desetiletí také v Japonsku, ale ne s dostatečným důrazem. Proto před třemi lety, v březnu 2018, ještě před počátkem současné pandemie, vyhlásila japonská letecká společnost ANA ve spolupráci s americkou organizací XPrize celosvětovou soutěž ANA Avatar XPRIZE.

Dne 12. března 2018 na konferenci South By Southwest v Austinu v USA vyhlásil zakladatel a výkonný předseda XPrize Dr. Peter H. Diamandis ve spolupráci s leteckou společností ANA zahájení průmyslové soutěže s první cenou 10 milionů dolarů. ANA Avatar XPrize je čtyřletá globální soutěž ve vývoji avatarů pro použití v reálném životě. Vývojové týmy po celém světě byly vyzvány, aby urychlily vývoj víceúčelového systému avatarů, který umožní lidem vidět, slyšet, dotýkat se a komunikovat na dálku s fyzickým prostředím a dalšími lidmi prostřednictvím integrovaného robotického zařízení.

„Naše schopnost být fyzicky přítomni na geograficky vzdáleném místě nebo tam poskytnout v případě potřeby pomoc je omezena náklady a dostupností v čase,“ uvedl Diamandis. „ANA Avatar XPrize může umožnit vytvoření odvážné alternativy, která by mohla obejít tato omezení, což nám pomůže rychleji a efektivněji distribuovat dovednosti a praktické znalosti do vzdálených geografických lokalit, kde jsou třeba, a překlenout tak propast danou vzdáleností, časem a rozdílnými kulturami.“

Budoucí vítězný tým soutěže, sponzorované firmou ANA, jedinou japonskou pětihvězdičkovou leteckou společností, zkombinuje nejmodernější techniku a předvede robotický avatar, který umožní netrénovanému operátorovi plnit řadu rozmanitých úkolů, od jednoduchých po komplexní, ve fyzickém prostředí vzdáleném nejméně 100 km. Avatary musí prokázat schopnost provádět úkoly v různých scénářích z reálného světa. V budoucnu by avatary záchranářů mohly pomoci poskytovat kritickou péči a okamžitě reagovat na mimořádné události, např. přírodní katastrofy, změnit hranice toho, co je možné v těchto případech udělat, a maximalizovat dopad sdílení dovedností a znalostí.

„Letecké společnosti jako jediní poskytovatelé globální dálkové fyzické dopravy dlouho sloužily jako katalyzátor globálních vztahů, obchodu, diplomacie a vzájemného porozumění,“ řekl Shinya Katanozaka, prezident a generální ředitel společnosti ANA Holdings Inc. „Naše schopnost poskytovat tuto službu po celém světě je omezena fyzickou infrastrukturou a současnou technikou. Spuštěním ANA Avatar XPrize organizátoři doufají, že ANA prolomí zbývající bariéry, které existují, aby nastala nebývalá éra propojení, sdílení zdrojů a spolupráce pro lepší budoucnost pro všechny.“

Týmy musely do 31. ledna 2019 nezávislé porotě odborných hodnotitelů předložit kompletní soutěžní projekt. V dubnu 2020 se uskutečnily dvě semifinálové soutěže a v dubnu letošního roku (2021) začala finálová soutěž o podporu vývoje v hodnotě 1 milionu amerických dolarů.

Nezávislá porota na počátku soutěže vybrala soutěžící, kteří postoupili z pole 99 registrovaných týmů. Aby se týmy kvalifikovaly, musely odpovědět na mnoho otázek, které nastiňovaly jejich odborné znalosti, schopnosti a projekt funkčního řešení avatarů, jež každý tým zamýšlí vytvořit. Zúčastněných 77 týmů pochází z různých prostředí, průmyslových odvětví a zemí, mezi které patří Spojené státy, Velká Británie, Thajsko, Švýcarsko, Rusko, Nizozemsko, Mexiko, Jižní Korea, Jordánsko, Japonsko, Itálie, Indie, Německo, Finsko, Česká republika, Kolumbie, Kanada, Brazílie a Austrálie. Seznam kvalifikovaných týmů je na stránkách https://www.xprize.org/prizes/avatar/articles/aaxp-team-recognition.

Z České republiky byl kvalifikován tým proRobot z Vysokého Mýta. Výzva XPrize oslovila v roce 2018 tehdejšího studenta Fakulty informatiky a managementu UHK Jiřího Šurýna. Ten přišel s nápadem postavit vlastní robot, který by se zároveň stal tématem jeho diplomové práce, a následně se přihlásil s týmem fakulty do soutěže. Jméno jejich robotu Fimbot je z části tvořeno zkratkou názvu mateřské fakulty, tedy Fakulty informatiky a managementu Univerzity Hradec Králové, kde je robot vytvářen (obr. 6). Jde o robot, jehož základní součásti jsou tvořeny na 3D tiskárně. Fimbot bude ovládán přes oblek virtuální reality. Ovládání musí být snadné a intuitivní. Avatar musí být precizní, spolehlivý a bezpečný. Musí být použity nejnovější bezpečnostní a šifrovací standardy, aby se zamezilo jeho zneužití. Pro případ nehody či selhání bude avatar vybaven černou skříňkou. Ze základního modelu avataru budou vyvinuty specializované typy pro průmysl, zdravotnictví nebo záchranáře.

Vedoucí projektu dr. Karel Mls dodává: „Vývoj nebude snadný ani levný, ale rozhodně to stojí za to. Pokusíme se s hrdostí obstát v mezinárodní konkurenci. Budeme proto rádi, když nás podpoříte, třeba jako sponzoři. Také stále hledáme nové členy do týmu, takže pokud si myslíte, že máte dobré nápady, máte svou vizi a chcete něčím přispět, hledáme právě vás!“

Pro dosažení vítězství v soutěži musí týmy inte­grovat několik nově vznikajících technologií k vývoji fyzického neautonomního robotického systému avatarů, který operátorovi umožní vidět, slyšet a komunikovat ve vzdáleném prostředí. Avatary musí prokázat schopnost na dálku provádět úkoly v různých scénářích reálného světa a umožnit operátorovi, aby se při provádění těchto úkolů cítil, jako by tam skutečně byl.

ANA Avatar XPrize vznikla z šestiměsíčního inkubačního programu konceptu XPrize s názvem Visioneers v roce 2016, vedeného vědcem Dr. Harrym Kloorem. Tento koncept soutěže byl kvalifikován jako „připravený k zahájení“ skupinou 250 mentorů, předních představitelů firem, politického života, podnikatelů, filantropů, umělců, techniků a vědců.

Avatary by mohly změnit způsob, jakým lidé na celém světě vzájemně komunikují. Díky kombinaci umělé inteligence, haptiky (sdílení informací dotekem), robotiky a dalších oborů by avatary mohly lidem umožnit přenést se virtuálně na jiné místo planety a nejen díky vizuálním a zvukovým, ale i dotekovým senzorům se cítit, jako by tam byli, a rovněž s pomocí ovládaných robotů ve vzdálené lokalitě provést požadovanou akci. Pro aktuální zprávy o blížícím se finále soutěže lze navštívit https://avatar.xprize.org/prizes/avatar.

Petr V. Liška

 

Obr. 1. Výrobní ředitelka firmy OryLab Aki Yukiová s robotem OriHime Biz

Obr. 2. OriHime D obsluhuje hosty v jídelně

Obr. 3. Robot OriHime D pomáhá ve studovně

Obr. 4. Bývalý prezident USA Barack Obama s robotem BeamPro, rok 2015 (foto: Pete Souza)

Obr. 5. Roboty Beam, BeamPro a BeamPro2, původně vyvinuté firmou Willow Garage, později rozvíjené ve firmě Suitable Technologies, v současné době vyrábí dánská firma Blue Ocean Robotics (foto: Suitable Technologies, video: Blue Ocean Robotics https://youtu.be/FE18ovWlu8Q)

Obr. 6. Karel Mls z FIM Univerzity Hradec Králové s robotem Fimbot (karel.mls@uhk.cz)