Rewolucja Robotyki: Jak Sztuczna Inteligencja, Cyfrowe Bliznyaki i Rozszerzona Rzeczywistość Przekształcają Przyszłość
Rozwój sieci wzajemnie powiązanych technologii, takich jak rozszerzona rzeczywistość (XR), sztuczna inteligencja (AI) i czujniki, zapowiada rewolucję w wielu branżach i zastosowaniach, a szczególnie w dziedzinie robotyki. Synergiczne działanie tych technologii otwiera nowe możliwości rozwoju robotyki i głęboko zmienia sposób, w jaki roboty integrują się z gospodarką i społeczeństwem, generując nowe rynki, zwiększając produktywność i umożliwiając innowacyjne usługi.
Narodziny Wcielonej Sztucznej Inteligencji
Kluczowym elementem tej transformacji jest rozwój tzw. "wcielonej sztucznej inteligencji" (embodied AI). Jak definiuje NVIDIA, czołowy producent chipów, które są motorem napędowym rozwoju AI, embodied AI to "integracja sztucznej inteligencji z systemami fizycznymi, umożliwiająca im interakcję z fizycznym światem". Dzięki połączeniu uczenia maszynowego, czujników i wizji komputerowej, systemy wyposażone w embodied AI zyskują zdolność postrzegania, rozumowania i działania w otoczeniu rzeczywistym. To nie ogranicza się tylko do robotyki; dotyczy także inteligentnych systemów i infrastruktury, rozszerzając możliwości AI do budynków, pojazdów autonomicznych (samochodów, ciężarówek, robotaxi) i umożliwiając wykorzystanie generatywnej AI w branżach przemysłowych. Modele AI mogą wykorzystywać dane zbierane przez istniejące roboty, co z kolei informuje o ich działaniach i mostkuje lukę pomiędzy symulacjami a rzeczywistymi aplikacjami. W tym kontekście kluczową rolę odgrywają cyfrowe bliźniaki (digital twins).
Cyfrowe Bliźniaki – Symulacja Rzeczywistości
Cyfrowe bliźniaki to wirtualne repliki fizycznych obiektów lub systemów. Oferują one szereg korzyści dla integratorów i użytkowników robotów oraz sprzętu przemysłowego. Pozwalają na "przetestowanie" środowiska wirtualnego przed rozpoczęciem fizycznej budowy, co pozwala na wykrycie i skorygowanie potencjalnych problemów wcześnie. Producenci robotów, tacy jak KUKA, wykorzystują cyfrowe bliźniaki do wsparcia swojej oferty. HASE Kaminofenbau, producent pieców, stosuje cyfrowe bliźniaki i roboty spawalnicze KUKA w swoim procesie produkcyjnym. Zgodnie z relacją Floriana Fischera, szefa rozwoju produkcji w HASE, cyfrowe bliźniaki umożliwiają budowę "ultra-nowoczesnego, elastycznego systemu robotycznego, który będzie w stanie przetwarzać przyszłe modele, nawet te, które jeszcze nie istnieją", bez narzucania ograniczeń projektantom czy wstrzymywania produkcji. Firma Toppan oferuje własne rozwiązanie cyfrowego bliźniaka – TransBots – uwzględniające zmiany związane z digitalizacją w różnych obszarach. Podkreślają, że przyszłe społeczeństwo będzie wymagało systemów cyfrowych bliźniaków, gdzie informacje będą współdzielone między ludźmi, robotami i usługami w przestrzeni wirtualnej, co pozwoli na efektywne wykonywanie pracy.
Robotyzacja w Środowisku Cyfrowym – Japońskie Innowacje
Station Ai w Nagoi, w Japonii, wykorzystuje rozwiązanie cyfrowe bliźniaki do stworzenia "przyjaznego dla robotów środowiska" w swoim ośrodku otwartej innowacji, który obejmuje sieć ponad 1000 startupów, partnerów, funduszy VC, uniwersytetów i organizacji wspierających.
Trening Robotów w Wirtualnej Rzeczywistości
Cyfrowe bliźniaki nie służą jedynie do eksploracji układów i przepływów pracy dostosowanych do systemów robotycznych, ale również stanowią platformę do treningu. Umożliwiają one przyspieszenie wykorzystania AI w różnych obszarach i redukcję kosztów związanych z robotyzacją. Wiele firm ma trudności z gromadzeniem danych z linii produkcyjnej, które są potrzebne do trenowania AI. Podobnie, w środowiskach o zmiennych warunkach, takich jak kopalnie czy budowy, integracja AI czy tzw. "cobotów" (robotów współpracujących) może być wyzwaniem. Cyfrowe bliźniaki umożliwiają tworzenie syntetycznych danych do trenowania robotów, a w środowiskach o szybko zmieniających się warunkach, stanowią ścieżkę do wykorzystania systemów AI.
Generowanie syntetycznych danych z symulacji cyfrowego bliźniaka, połączone z danymi z rzeczywistego świata, pozwala na trenowanie zaawansowanych modeli AI. Systemy cyfrowe bliźniaki, odzwierciedlające zachowanie systemów i siły roboczej w świecie rzeczywistym, stanowią realną alternatywę. Symulacje w wirtualnych reprezentacjach pozwalają na przenoszenie dynamiki świata rzeczywistego do środowisk wirtualnych, a następnie na trenowanie AI, robotyki i urządzeń do zastosowań w rzeczywistości. NVIDIA podkreśla, że "syntetyczne dane, generowane z symulacji cyfrowych bliźniaków, mogą być wykorzystywane wraz z danymi z rzeczywistego świata do trenowania multimodalnych modeli AI". Dzięki temu roboty mogą szybko tworzyć skalowalne środowiska do trenowania i optymalizacji modeli AI, które mogą być wykorzystywane do trenowania systemów nawigacyjnych i wizyjnych.
Symulacje nie tylko przyspieszają proces szkolenia robotów i automatycznych systemów, ale umożliwiają również przewidywanie efektów potencjalnych zakłóceń, które są trudne lub kosztowne do odtworzenia w świecie rzeczywistym. Symulacje w cyfrowych bliźniakach pozwalają na analizę wpływu pandemii Covid-19, konfliktów zbrojnych lub działań konkurencji na środowisko biznesowe, na poziomach, które trudno odtworzyć w inny sposób.
AI Wspiera XR, a XR Wspiera AI: Połączenie Technologii
Rozwój technologii nie ogranicza się jedynie do robotyki. Konsumenci coraz częściej wprowadzą roboty do swoich domów. Mark Zuckerberg, CEO Meta Platforms, również widzi AI jako element wspierający wirtualne środowiska. Po kilku latach skupienia się na tworzeniu środowisk metaverse, AI zyskało większą uwagę inwestorów. Zuckerberg uważa, że AI odgrywa kluczową rolę w tych wysiłkach, czego przykładem jest prezentacja Meta Connect 2025, podczas której zaprezentowano wizję AI i metaverse. Połączenie AI i rozszerzonej rzeczywistości (XR) umożliwi łatwiejsze tworzenie i urealnianie treści. Meta Horizon Studio, platforma Meta, ma na celu "szybkie budowanie i iteracje z generatywną AI oraz udostępnianie ich globalnej publiczności na urządzeniach mobilnych i VR". Familiarizacja z takimi środowiskami umożliwi konsumentom tworzenie cyfrowych bliźniaków ich domów i podwórek.
Cztery Technologie Napędzają Postęp
Podobnie jak w początkach internetowej gospodarki w latach 90., kiedy firmy publikowały informacje w formie katalogów online, a następnie wprowadzały procesy zamawiania i zakupu, tak i teraz sensory, syntetyczne dane, AI, robotyka i rozszerzona rzeczywistość będą stopniowo rozprzestrzeniać się na różne obszary zastosowań. W przyszłości cyfrowe bliźniaki i rozszerzona rzeczywistość staną się tak naturalne, że nie będziemy odróżniać ich od świata rzeczywistego, podobnie jak teraz Internet jest integralną częścią naszego życia. Robotyka stanie się coraz bardziej autonomiczna w zastosowaniach przemysłowych, a nawet konsumenci zaczną traktować roboty jako urządzenia, podobnie jak lodówki czy pralki - roboty odkurzające i kosiarki już podbiły rynek. Połączenie wszystkich tych technologii doprowadzi do powstania potężnych aplikacji, podobnie jak Internet, urządzenia mobilne, samochody i urządzenia domowe współdziałają ze sobą bezproblemowo.