Vi lever i en tid fylld med robotar - både de som svarar på kommandon som utfärdats av en person och de som autonomt svarar på ett program placerat i deras operativsystem. Oavsett hur de fungerar, och mer grundläggande, är robotar verktyg som är avsedda att utföra uppgifter som är repetitiva eller farliga, ofta i situationer som kräver hög precision eller för att fungera som mänsklig fullmakt. Intressant nog har robotar varit en häftklammer i fiktion sedan antiken - ett av de tidigaste exemplen var bronsjätten, Talos, i Homers IIiad. De har också använts som en detaljerad metafor för mänsklighetens relation till teknik. Så oavsett om termen "robot" framkallar en vision om Frankenstein eller Tickle Me Elmo, är de inte längre bara ett tecken på bördiga fantasier och mänsklighetens förtroende växer exponentiellt. Till exempel spelar robotar alltmer en viktig roll i amatörastronomi - bilden som åtföljer denna diskussion producerades genom robotassistans.
Robot användes först av Karel Capek, en tjeckisk pjäs, i sitt science fiction-lek 1921, R.U.R. (Rossums Universal Robots). Det myntades av hans bror och kommer från de tjeckiska och slovakiska orden robota (en tvångsarbetare eller serf) och robotovat (till slav) som har använts sedan det tionde århundradet. I stycket tillverkar Rossums fabrik mekaniska slavar som har ett mänskligt utseende. Dessa mekanismer blev föremål för missbruk av de människor som möter dem tills de får känslor och sammanfogas i revolt av sina plågor. Så småningom erövrar de världen och decimerar mänskligheten men inser snart hur holländsk deras seger är för de kan inte reproducera och försvara sina arter. Som en sista plottvridning löser den sista återstående människan, som lyckligtvis är en forskare, detta problem genom att skapa en manlig och kvinnlig robot innan han också går ut.
Temat för robotar som föremål för misstro och rädsla fick litterär rot före Capeks spel när Mary Wollstonecraft Shelley publicerade, vad som anses vara, det första arbetet med science fiction-Frankenstein eller The Modern Prometheus 1818. I Shellys berättelse, en övermänsklig, intelligent och helt konstgjord skapelse vänder sig mot sin skapare och förstör honom för att rädda sig själv från förföljelse. Historiens huvudperson, Frankensteins monster, anses vara den första roboten i litteraturen och den skapade en mall för hundratals robotkaraktärer som följde.
Men andra, mycket mer välvilliga exempel har dykt upp i fiktion som tar undantag från robotar som skrämmande eller farliga. Tänk på den älskade Tin Man, som först dök upp i L. Frank Baums The Wonderful Wizard of Oz, publicerad 1900. Robby the Robot blev en av de mest kända robotarna som dyker upp på bio när han tog en framträdande roll i filmen 1957, Forbidden Planet, som ett annat exempel. K-9 var en ständig följeslagare under den långlivade Dr. Who tv-serier på BBC och Marvin, den deprimerade och paranoida roboten, fick helt oväntade egenskaper i Douglas Adams Liftarens guide till galaxen. Det finns många, många fler.
Orion Deep field (detalj av M78)
Klicka för att förstora
Den ledande exponenten för passiv och praktisk robotik måste vara Isaac Asimov, doktor i biokemi, och världens mest produktiva författare till science fiction och populärvetenskap, som dödades 1992. Asimovs mest utmärkande bidrag till science fiction var återupprättandet av roboten som ett vetenskapligt verktyg snarare än som ett rovligt monster. Han skildrade robotar som logiska konstruktioner med intelligenta skyddsåtgärder mot missbruk. Konflikter uppstod från samspelet mellan robotprogrammering, känd som de tre lagarna i robotik, och oväntade situationer, eller människans brist på förståelse för deras humanoidverktyg. Asimov började sina robotberättelser innan datorer eller datorprogrammering var allmänt kända, men han förutsåg riktigt många av de problem som verkliga programvaruskrivare och användare stötte på.
Begreppet en skapad man skapad för att utföra i stället för sin skapare kan spåras mycket längre tillbaka i historien. Till exempel upptäcktes en av de första inspelade designerna av en robot, gjord av Leonardo da Vinci någon gång nära 1495, i Da Vincis anteckningsböcker under 1950-talet. Hans detaljerade ritningar skildrade en mekanisk riddare som kunde sitta upp, artikulera armen och vända huvudet. Tyvärr är det inte känt om Leonardos mekaniska man någonsin byggdes men hans teckningar är fantastiska!
Nikola Tesla anses ha konstruerat en av de första robotstyrda enheterna när han framgångsrikt demonstrerade en radiostyrd båt för allmänheten vid Madison Square Garden 1898. Han föreställde fjärrstyrda torpedon för marinen med radio för att ansluta operatören till vapnet . Det baserades på flera patent som föll under hans paraplykoncept som kallas teleautomation. Han föreslog också att använda teleautomation med fjärrstyrda flygplan och markfordon och förutspådde noggrant att maskiner skulle ha sin egen intelligens någon gång i framtiden.
Vi lär våra barn historia som en linjär progression där en händelse leder till en annan som följer, mer eller mindre, en rak linje vars väg blir uppenbar över tid. Detta är också hur de flesta vuxna betraktar det förflutna när de växer reflekterande, men mänsklighetens historia - vår kultur och uppfinningar - är långt, mycket mer komplicerad än så. Mänsklighetens förflutna är mer som ett vattenskjulområde, där flera små bäckar sipprar nedåt samtidigt, konvergerar oväntat och bildar större flöden som så småningom kombineras för att skapa den mäktiga floden vi kallar historia. Istället för att betrakta historien som en boks innehållsförteckning är det faktiskt mer exakt att tänka på mänsklighetens förflutna som indexet för en bok där en artikel har många referenser till andra genom orsak och verkan. Historia är faktiskt en sammankopplad webb som Internet. Exempelvis kom innovationen som drev vårt ökande förtroende för robotar från en annan unikt anmärkningsvärd uppfinning som påverkar alla våra liv och som vårt moderna samhälle nu bygger på - datorn.
Orion Deep field (detalj om bältesstjärnor)
Klicka för att förstora
När datorn omfamnades av näringslivet, på 1950-talet, spridde en känsla av rädsla långsamt bland arbetarna för att deras hårda arbete, engagemang, lojalitet och försörjning kunde trivialiseras och användas av en maskin. Denna misstank har inte helt försvunnit över tid. Kanske har det helt enkelt blivit en av livets uppfattade ekonomiska verkligheter tillsammans med det samtida begreppet out-sourcing. Men det fanns en insiktsfull film, med titeln Skrivbord, släppt 1957, som kretsade kring ett fiktivt sändningsnätverk som förvärvade datorer för att kompensera för den arbetsbelastning som förväntades av en väntande sammanslagning. Då började datorer redan ersätta hela kontor för kontoristpersonal och de flesta amerikaner visste inte så mycket om dessa enheter. Filmen hjälpte till att förbereda dem som såg den för de förändringar som datorerna skulle göra på samhället i allmänhet. I huvudsak en romantisk komedie uttrycktes historien av en av de medverkande karaktärerna: en dator är inte ett monster som tar bort människors jobb utan ett verktyg som gör deras arbete enklare och roligare. Naturligtvis förbiser denna förenklade förklaring att det enklare jobbet kan vara något helt annat!
Oavsett, eftersom datorteknologi konvergerade med robotforskning under de senaste decennierna, explosionen av vardagliga robotar och deras användbarhet som mekaniska tjänare antändes.
Idag är robotar produktiva i massproduktion av produkter där repeterbar precision är ett krav. Biltillverkare har till exempel i allt högre grad förlitat sig på industriroboter för att måla, svetsa och hjälpa till att montera bilar och resultaten har ökat tillförlitligheten och kvaliteten på deras varor betydligt. Automated Guided Vehicles (AGV's) används i lager för att flytta material efter inbäddade kablar eller förlita sig på laser-vägledning för navigering inom anläggningen. På sjukhus, AGV: s skytteläkemedel eller patientmåltider till vårdstationer och när den är klar återvänder den till sin laddstation och väntar på nästa uppgift - allt utan ingripande.
Roboter välkomnas till våra hem som dammsugare, gräsklippare och, i Japan, som följeslagare. Vi behöver inte titta längre än på leksakerna vi ger våra barn - som nämnts i början av denna diskussion, en av de hetaste artiklarna till jul 2006 var Tickle Me Elmo, den senaste inkarnationen av en mycket sofistikerad robotlek för ungdomar.
Orion Deep field (detalj av Horsehead och Flame Nebulae)
Klicka för att förstora
Roboter används också vid arbetsuppgifter som är tråkiga, smutsiga eller för farliga för att riskera eller upprätthålla en persons liv, till exempel bortskaffande av bomber eller i utforskningen av rymden. Varje sond som skickas av NASA, ESA, Ryssland, Japan eller någon annan rymdfarande nation är en väsentligen semi-autonom robot som de två till synes oövervinnliga Mars-roverna, Spirit and Opportunity, är de aktuella affischbarnen.
Robotik har hittat vägen till amatörastronomi - hundratusentals prisvärda, bärbara teleskop är nu utrustade med sofistikerade datorer som automatiskt kan förstå deras geo-placering, tid på dagen och datum och lokalisera objekt i himlen med några enkla knappklick från observatören. Dessa enheter kräver dock fortfarande att operatören är placerad i närheten, bunden av en tråd mellan instrumentet och en handhållen styrenhet.
Under de senaste åren, som började vid årtusenskiftet, blev produkter och programvara tillgängliga som utnyttjade Internet för att möjliggöra långdistanskontroll av observatorier och teleskop. Ursprungligen begränsad till professionella anläggningar som medför enorma kostnader för både utrustning och kommunikation, har fjärrstyrt teleskopdrift blivit inom budgetmöjligheterna för motiverade, avancerade astrofotografer, som Rob Gender, som skapade bilden som åtföljer denna diskussion. Du kan se den största versionen här.
Rob är utan tvekan en av (om inte) världens mest kända och begåvade djupa rymdfotografer. Rob och hans fru bor till tvillingar och bor i norra centrala Connecticut där han också är läkare på heltid på ett sjukhus i Hartford-området. Under nästan tio år producerade han stämningsfulla bilder från uppfarten intill sitt förortshem och stannade hela natten längs med sitt teleskop och kamera när de slurrade upp stjärnljuset. För cirka arton månader sedan tog han ett stort språng i en ständig strävan att förbättra sina bilder genom att öppna ett fjärrstyrt, robotobservatorium i de södra centrala bergen i New Mexico.
Hans robot är skinnad av en kommersiellt tillgänglig glasfiberstruktur. När det är i drift visas observatoriet som en knäböj, runda cykloper som stirrar intensivt på natthimlen ovanför. Synen uppnås genom en 11 megapixel astronomisk kamera som är ansluten till ett 20-tums f / 8 Ritchey-Chretien-teleskop. Hjärnorna på hans avlägsna anläggning tillhandahålls av en svit av orkestrerade applikationer inrymda i en dator på skrivbordet som kan nås med snabb hastighet över Internet var som helst i världen. I händelse av oväntat systemfel eller nödsituation tillhandahålls support och säkerhet på plats av supportpersonal 24X7.
Varje klar natt, när månen inte är synlig, kommer Rob att sitta på sitt hemmakontor i New England och prata med sitt sydvästra observatorium. Efter att ha fått sin inriktningsinformation släpper och låses teleskopet på plats när kupolens öga öppnas och roterar för att visa en fri himmel. Sedan öppnas kamerans slutare och den nattlängda avbildningssessionen börjar. Sensorer reläinformation om temperatur, luftfuktighet, molntäcke och vindhastighet vid stationen. Någon av dessa faktorer kan påverka de planerade nätterplanen för nätter, men robotuppsättningen är utformad för att upprätthålla en konstant vakenhet och stänga av observatoriet om väderförhållandena försämras utöver förinställda parametrar. I stället för att förbli vaken och personligen ta hand om sin utrustning, som han gjorde i många år tidigare, går Rob till sängs och får en god natts sömn - hans observatorium kör utan behov av ytterligare ingripande!
Orion Deep field (detalj av The Great Nebula- M42)
Klicka för att förstora
Robs installation är inte unik; dussintals amatörastronomer har öppnat eller planerar liknande situationer. Vissa är belägna i bakgården medan andra är på motsatt sida av planeten, tack vare internetets genomgripande. I allt högre grad utnyttjar många astronomer, både amatörer och professionella, som inte har budgeten för att inrätta ett personligt robotobservatorium, de anläggningar som kan hyras varje timme eller natt. Till exempel erbjuder Global-rent-a-scope.com teleskop i olika storlekar som finns i USA, Australien och Afrika. I Europa erbjuder The Virtual Telescope ett Celestron 11 och en Takahashi FS-102. Stonehenge-observatoriet och mitt eget Blackbird-observatorium tillhandahåller separat ett 20-tums Ritchey-Chretien-instrument för timhyra.
Bilden med denna diskussion erbjuder en fantastisk vision. Att denna bild exponerades med hjälp av ett robotobservatorium gör den till en ännu mer otrolig prestation. Det representerar över femtio timmars exponering tränad på den centrala delen av stjärnbilden Orion. Fyra breda fältexponeringar med en 4-tum astrografisk refraktor sys sömlöst för att skapa kroppen av denna mosaik men bilder med högre upplösning kombinerades också för att förbättra dess tydlighet. Många i amatörens astrofotograferingsgemenskap anser att denna bild är den bästa som någonsin producerats av en icke-professionell astronom.
Scenen visar en plats 1500 ljusår från vi bor. Den når från M78, längst ner till vänster, till Hunter's höger-bälte stjärna, i det övre vänstra hörnet. Vänster och något under centrum är regionen Horsehead och Flame Nebulae. Längst upp till höger ligger den stora nebulosan i Orion - det största stjärnfödelseområdet nära jorden. Avsnittet som sträcker sig diagonalt till höger är fylld med det virvlande materialet från Orion Molecular Cloud Complex som sträcker sig långt utanför gränserna för denna enorma himmelbit.
Har du bilder du vill dela? Skicka dem till Space Magazine astrofotograferingsforum eller skicka ett e-postmeddelande till dem, så kanske vi har ett i Space Magazine.
Skrivet av R. Jay GaBany
