Teknologisk fremsyn om kognition og robotter

Transkript

1

2 Teknologisk fremsyn om kognition og robotter Ministeriet for Videnskab, Teknologi og Udvikling april 2006

3 Indhold [ Executive summary 5 1. Indledning 9 2. Robotter, kognition og brugerforskning Hvorfor satse på robotter med kognitive egenskaber Fem udviklingsdagsordener Brugernes ønsker til fremtidige kognitive robotter Tværgående forskningstemaer og innovationsindsatser Forsknings-, uddannelses- og innovationspolitiske anbefalinger 43 Bilag 1. Sådan er fremsynet gennemført 48 Bialg 2. Indhold på CD-ROM 51

4 Executive summary > Internationalt investeres der i disse år store summer i at udvikle stadig mere avancerede robotter. Robotter som enten selvstændigt eller i samspil med mennesker kan løse mere og mere avancerede opgaver og funktioner. Robotterne omtales ofte som intelligente, men sammenlignet med mennesker og dyr lader teknisk intelligens stadig meget tilbage at ønske. Selv de mest avancerede robotter når i dag langt fra op på niveau med mennesker og dyr, og nogle vil hævde, at robotter slet ikke er intelligente endnu og da slet ikke intelligente i menneskelig forstand. Det er baggrunden for, at der bliver gået i dybden med emnerne kognition og robotter i dette fremsyn. Kognition kommer fra det latinske cognoscere, der betyder kende, erkende, forstå. I fremsynet ses der nærmere på perspektiverne, mulighederne og konsekvenserne for udvikling og anvendelse af kognitivt mere avancerede robotter. Kognitive robotter er robotter, der kan tolke information i omgivelserne og handle på baggrund af sanseindtryk. De kan for eksempel reagere på uregelmæssigheder eller undgå forhindringer og finde vej til et givent mål i åbent terræn. Fremsynet konkluderer, at forskning og innovation inden for området vil gøre det muligt at udvikle robotter med flere og mere avancerede kognitive egenskaber i fremtiden, og at sådanne robotter rummer et stort potentiale for at kunne afhjælpe vigtige problemstillinger og understøtte innovation inden for områder af samfundsmæssig betydning. I fremsynet peges der på fem områder, hvor anvendelsen af kognitive robotter vil være særlig perspektivrig for Danmark. Det drejer sig om: > Industri hvilket blandt andet omfatter fleksible robotter og produktionssystemer til forskellige former for automation inden for fremstillingsindustri og fødevareproduktion, for eksempel materialebearbejdning, palleplukning, svejsning, lakering, opskæring og emnehåndtering. > Landbrug - hvilket både omfatter robotter til planteproduktion og animalsk produktion inden for både det konventionelle og økologiske landbrug, gartnerier, planteskoler, plantager, afgrøder til energiproduktion, dyrkning af planter til medicinske formål og lign. > Oplevelser, leg og læring - hvilket omfatter aktiviteter, der har en legende og underholdende karakter for både børn og voksne, herunder kognitive robotter med relation til livsstil, livskvalitet, fritid, hjemmet, underholdning, kultur, oplevelser og uddannelse. > Service og omsorg hvilket blandt andet omfatter ældreomsorg, personlig pleje, handicaphjælp, hjemlig service, sikkerhed i hjemmet og rengøring m.v. > Sygehuse og sundhed hvilket blandt andet omfatter diagnosticering, operationer, genoptræning, laboratorieanalyser, patienthåndtering og intern transport på sygehusene. 5

5 Inden for disse områder er det fremsynets vurdering, at robotter med mere avancerede kognitive egenskaber vil kunne bidrage til vigtige samfundsmæssige mål som: > Fastholdelse af industri- og fødevareproduktion i Danmark gennem øget effektivitet og konkurrencekraft. > Miljøforbedringer i landbruget gennem nye metoder til ukrudtsbekæmpelse med reduceret brug af pesticider. > Nye vækstindustrier inden for oplevelsesbetonede produkter og services. > Bedre fysisk arbejdsmiljø, hvor farligt arbejde overtages af robotter. > Øge handicappede menneskers selvhjulpenhed. Brugere og eksperter med indsigt i de forskellige områder, som har været involveret i fremsynet, er enige i, at kognitive robotter vil gøre perspektivrig innovation mulig inden for disse områder, og der er på tværs af områderne stor interesse for, at vi i Danmark gør en indsats for at udnytte disse muligheder. Brugernes ønsker og krav til fremtidens kognitive robotter viser imidlertid, at der er tale om en betydelig forsknings- og udviklingsmæssig udfordring, hvor det vil være nødvendigt at arbejde på tværs af forskellige discipliner og faglige miljøer. I fremsynet peges der derfor på en række konkrete forsknings- og innovationsindsatser i grænseområdet mellem kognition og robotter, som industri, brugere og forskning kan samarbejde om på både kort, mellemlang og længere sigt. Det er fremsynets anbefaling, at perspektivet for en sådan tværgående indsats bør være et balanceret samspil mellem bruger- og forskningsdreven innovation. I stedet for det meget ambitiøse man on the moon -fokus vi ser i mange internationale robotteknologiske satsninger, bør en dansk indsats i stedet fokusere dels på de problemer brugere oplever i den praktiske brug af robotter, og dels på forskningens behov for løbende at kunne definere sine forskningsdagsordener og redefinere sine kritiske problemer i lyset heraf. Konkret anbefaler fremsynet med udgangspunkt i dette perspektiv følgende: > Bedre muligheder for fri tværfaglig forskning Fremsynet anbefaler, at Det Frie Forskningsråds bestyrelse og de faglige forskningsråd styrker mulighederne for, at tværfaglige forskerinitierede projekter kan opnå støtte. > Styrk den tværfaglige strategiske forskning Fremsynet anbefaler, at fremtidige IKT-relaterede strategiske forskningsprogrammer bør være åbne for, at tværfaglige projekter om kognition og robotter kan opnå støtte, og at Det Strategiske Forskningsråd indarbejder kognitive robotter i rådets innovationsaccelererende forskningsplatforme. > Inddrag kognitive robotter som et element i Højteknologifondens strategi på IKTområdet Fremsynet anbefaler Højteknologifonden at inddrage kognitive robotter som et element i fondens strategi på IKT-området. 6

6 > Styrk mulighederne for netværksdannelse og innovation Fremsynet anbefaler, at Rådet for Teknologi og Innovation overvejer, hvordan rådet kan medvirke til at fremme netværksdannelse og innovation inden for udvikling og anvendelse af kognitive robotter. > Udnyt støttemuligheder, dan netværk og formuler konkrete tværfaglige forskningsprojekter Fremsynet anbefaler, at organisationer inden for de fem anvendelsesområder overvejer, hvordan de kan medvirke til netværksdannelse mellem brugere, forskere og producenter af robotteknologiske løsninger, og at virksomheder og forskere går sammen om at udnytte de muligheder for støtte, der eksisterer. > Debatter mulighederne i kognitive robotter og overvej uddannelsesinitiativer Fremsynet anbefaler, at Teknologirådet gennemfører et projekt om de etiske og sociale aspekter ved kognitive robotter, og at universitetsledelser, institutledelser, forskere og studienævn lokalt diskuterer behov og muligheder for forsknings- og uddannelsesinitiativer inden for og på tværs af kognitions- og robotforskningen. > Etabler et særskilt forsknings- og udviklingsprogram på lidt længere sigt Fremsynet anbefaler på lidt længere sigt, at der i forlængelse af regeringens Globaliseringsstrategi afsættes midler til et særskilt forsknings- og udviklingsprogram inden for robotteknologi og kognition. 7

7 8 >

8 1. Indledning > Hvorfor kognition og robotter Nationalt såvel som internationalt investeres i disse år betydelige summer i Dollar, Euro og Yen i udvikling af stadig mere avancerede robotter, som selvstændigt eller i samspil med mennesker kan løse mere og mere komplekse opgaver og funktioner. Litteraturen rummer mange fascinerende fortællinger om robotter, og ofte er robotter på avisernes forsider og i fjernsynet. Senest har vi set, hvordan H.M. Dronning Margrethe under et besøg i Japan hilser på og taler med Hondas robot Asimo. Intelligente robotter er imidlertid ikke kun underholdning, som vi kan blive besnæret eller måske skræmt af. Robotteknologi har utrolig mange anvendelsesmuligheder, og fra brugere formuleres perspektivrige muligheder for innovation. For eksempel intelligent teknologisk legetøj, avancerede svejserobotter, robotter til pasning af dyr i landbruget, robotter til komplicerede hospitalsoperation, robotter der selv kan finde vej og indsamle prøver på Mars, eller robotter som kan forstå menneskelig tale og svare tilbage. Der er formentlig ingen tvivl om, at der i fremtiden vil blive udviklet stadig mere avancerede robotter og intelligente produkter. Men teknisk intelligens lader stadig meget tilbage at ønske. Indtil videre har vi kun kunnet fremstille robotter, som er programmeret til at udføre gentagende arbejde med et antal faste bevægelser og funktioner. Så der er endnu lang vej fra de hurtige dagsordener i medierne og science fiction om den intelligente menneskelignende robot og til virkeligheden. Selv de mest avancerede robotter når langt fra op på niveau med mennesker og dyr. Ja faktisk vil nogle hævde, at de slet ikke er intelligente endnu og da slet ikke intelligente i menneskelig forstand. Avancerede robotter er ikke alene et spørgsmål om teknologi og intelligens. Øget anvendelse af robotteknologi kan også medføre behov for debat om etiske og sociale aspekter, som følge af den måde robotteknologien vil påvirke både vores hverdags- og arbejdsliv. Der er derfor behov for at gå et skridt bag om de hurtige dagsordener. At se nærmere på perspektiverne, mulighederne og konsekvenserne for udvikling og anvendelse af avancerede robotter. Vi må grave et spadestik dybere, hvis vi vil forbedre grundlaget for at prioritere vores ressourcer og indsatser i dag, så vi kan sætte en udvikling i gang, hen imod den fremtid vi ønsker. Det er baggrunden for, at der gås i dybden med emnerne kognition og robotter i dette teknologiske fremsyn. Kognition kommer fra det latinske cognoscere, der betyder kende, erkende, forstå. Hvad er teknologisk fremsyn Teknologisk fremsyn er systematiske forsøg på at se ind i fremtiden gennem dialoger om og analyser af udviklingsperspektiver og udfordringer inden for videnskab, teknologi, økonomi og samfund. Fremsyn handler ikke om at spå, men om struktureret 9

9 at tænke over, debattere og komme med bud på, hvordan fremtiden kan tænkes at komme til at forme sig. Det overordnede sigte med at gennemføre fremsyn er: > at sætte mulige fremtider til debat > at opbygge indsigt i og parathed omkring de næste årtiers teknologiske udvikling > at bidrage med viden om indsatser, der kan styrke velfærd, bæredygtighed og konkurrenceevne > at styrke videngrundlaget for fremtidige satsninger inden for forskning, teknologi og innovation > at stimulere til netværksdannelse og dialog mellem aktørerne i det nationale innovationssystem Fremsynet om kognition og robotter Denne rapport om kognition og robotter er resultatet af en omfattende fremsynsproces. Her præsenteres med udgangspunkt i brugerundersøgelser fem udviklingsdagsordener for en mulig og meget perspektivrig innovativ udvikling inden for fem områder, som bygger på anvendelse af robotter med kognitive egenskaber. Endvidere præsenteres en række forslag til tværgående forskningstemaer og innovationsindsatser, som kan være med til at understøtte realiseringen af de fem udviklingsdagsordener. Den proces, der ligger bag rapporten, har varet godt et år. Processen har været båret af en bred dialog mellem brugere og producenter af robotteknologiske løsninger samt forskere og eksperter inden for kognitions- og robotforskningen. Intentionen har været at opstille et robust og bredt accepteret grundlag, som kan bruges til at udpege perspektivrige muligheder for innovation, som knytter sig til den robotteknologiske udvikling. Dialogen har bl.a. omfattet aktørkortlægning, ekspertnotater, interviews, fokusgruppemøder, workshops og virksomhedsbesøg. I alt har ca. 100 personer været inddraget i processen på den ene eller anden måde. Alle fremsynets delaktiviteter findes som bilag til rapporten på vedlagte cd-rom. De fem udviklingsdagsordener, som præsenteres i rapporten, er ikke stik- og nagelfaste opskrifter på fremtiden inden for de fem områder. De er alene udtryk for en mulig udvikling, som der kunne være perspektiv i at få realiseret. Udviklingsdagsordenerne skal ses som fem visioner, der kan fungere som ledetråd for tilrettelæggelsen af fremtidige tværgående forskningstemaer og innovationsindsatser. Tidsperspektivet for fremsynet har været 10 år med fokus på lovende anvendelses- og erhvervsmæssige potentialer og brugerdreven innovation. Til at forestå ledelsen af fremsynet har Videnskabsministeriet nedsat en styregruppe bestående af forskere og repræsentanter fra erhvervslivet med forskellige kompetencer og faglige vinkler. Det er styregruppen, der er ansvarlig for den syntese af fremsynsarbejdet, som præsenteres i nærværende rapport. Det er styregruppens opfattelse, at det med syntesen er lykkedes at forene de mange forskellige synspunkter og holdninger, der er blevet udtrykt undervejs til en konstruktiv og fremadrettet udviklingsdagsorden, som både tilgodeser brugernes, erhvervslivets og forskningens synspunkter og interesser på både kort og længere sigt. Styregruppen anerkender, at 10

10 andre perspektiver og konklusioner end de valgte kunne have været trukket frem som vigtige resultater af fremsynsarbejdet. Styregruppen har bestået af: > Forskningsrådsprofessor Annelise Mark Pejtersen, Afdelingen for Systemanalyse, Forskningscenter Risø (formand) > Lektor Christian Clausen, Institut for Produktion og Ledelse, Danmarks Tekniske Universitet > Direktør Gert Fredericia, Philips Medico A/S > Professor Erik Granum, Computer Vision & Media Technology Laboratory, Aalborg Universitet > Lektor Lisbeth Harms, Center for Visuel Kognition, Københavns Universitet > Direktør Henrik Jacobsen, ABB A/S > Professor Henrik Hautop Lund, Mærsk McKinney Møller Instituttet for Produktionsteknologi, Syddansk Universitet > Lektor og forskningsleder Theresa Schilhab, Learning Lab Denmark, Danmarks Pædagogiske Universitet. En projektgruppe fra Forskningscenter Risø og Syddansk Universitet har fungeret som metodemæssig konsulent samt sekretariat for styregruppen. Projektgruppen har bestået af: > Programleder Per Dannemand Andersen, Afdelingen for Systemanalyse, Forskningscenter Risø, (projektleder) > Seniorforsker Birgitte Rasmussen, Afdelingen for Systemanalyse, Forskningscenter Risø > Professor Henrik Gordon Petersen, Mærsk Mc-Kinney Møller Instituttet for Produktionsteknologi, Syddansk Universitet > Seniorforsker Hans H. K. Andersen, Forskningscenter Risø, og lektor Klaus Bærentsen, Psykologisk Institut, Aarhus Universitet, har bistået projektgruppen med kognitionsfaglig bistand. Målgruppen for fremsynet er Videnkabsministeriet, relevante rådgivende og bevilligende organer inden for forskning og innovation, relevante videninstitutioner og universiteter samt virksomheder både på udviklings- og brugersiden af de teknologier, der fokuseres på i fremsynet. Sådan er fremsynet gennemført Det overordnede design for fremsynet er præsenteret i nedenstående figur. De væsentligste elementer er: > I dialog med brugere og eksperter er der gennemført en bred kortlægning af de muligheder for innovation, som robotter med kognitive egenskaber kan være med til at skabe. 11

11 > På baggrund af denne kortlægning og dialog er der blevet udvalgt fem anvendelsesområder, hvor brugen af robotter med kognitive egenskaber ud fra et erhvervs- og samfundsmæssigt synspunkt synes at være særligt lovende, og for hvert område er der formuleret en udviklingsdagsorden. > Aktører med indsigt i de valgte anvendelsesområder er i forlængelse heraf blevet bedt om at formulere, hvilke brugerønsker og krav til robotter og deres kognitive egenskaber, der vil være afgørende, hvis mulighederne for innovation inden for de forskellige områder skal realiseres. > Endelig er der med afsæt i disse ønsker og krav formuleret en palet af forslag til tværgående forskningstemaer og innovationsindsatser, som det vil være nødvendigt at sætte i gang for at fremme udviklingen og ibrugtagningen af robotter med kognitive egenskaber. Projektdesign teknologisk fremsyn om kognition og robotter Kortlægning Ekspertnotater, Virksomhedsbesøg Interview, Fokusgruppemøder Brugernes ønsker og behov Udviklingsdagsordener Forskningstemaer Innovationsindsatser Anbefalinger Forskning i kognition og robotter Ekspertnotater, Workshop Fokusgruppemøde, Arbejdsnotater Igennem hele fremsynet har to meget centrale spørgsmål været: 1. Er det muligt på tværs af kognitions- og robotforskning at formulere forskningstemaer, som er ægte tværgående, problemorienteret og ligeværdige? 2. Vil en sådan tværgående forskningsindsats kunne bidrage positivt til udviklingen af robotter med mere avancerede kognitive egenskaber på kortere, mellemlangt og langt sigt? Svaret på disse spørgsmål er ja. 12

12 2. Robotter, kognition og brugerforskning > Hvad er en robot? Ordet robot kommer af det tjekkiske ord robota, der betyder slavearbejder eller hoveriarbejder. En robot er en programmerbar maskine, der ved interaktion med sine omgivelser autonomt kan udføre en mangfoldighed af opgaver. En fuldt autonom robot kan selv regulere sin adfærd og er et funktionelt system, som er selvopretholdende. Der skelnes ofte mellem industrirobotter og servicerobotter. Herudover kan nævnes robotter, der er indlejrede i almindelige produkter. > En industrirobot er en automatisk styret, re-programmerbar, bredt anvendelig manipulator, som enten er fikseret på et sted eller mobil og som bruges til industrielle automationsløsninger. > En servicerobot er en robot, som kan udføre service til gavn for mennesker og udstyr. Der skelnes ofte mellem servicerobotter til privat brug og til professionelt brug. > Der findes ikke tilsvarende definitioner for indlejrede robotter. Men en lang række klassiske produkter forventes i fremtiden at blive udstyret med robotteknologi. På grund af ovenstående definition af robotter falder indlejrede robotter uden for fremsynets fokus. Industrirobotter Håndtering og bearbejdning Svejsning Montage Overfladebehandling (malerobotter) Palleplukning Mikrorobotter Typer af robotter og eksempler på anvendelsesområder Professionelle servicerobotter Lugerobotter Professionel rengøring Inspektionssystemer Konstruktions- og nedbrydningsrobotter Logistiksystemer Robotter til sundhedssektoren Forsvar og sikkerhed Undervandssystemer Mobile platforme Laboratorierobotter Public relation robotter Humanoide robotter Private servicerobotter Rengøring Leg og læring Handicaphjælp Personlig transport Privat sikkerhed og overvågning Græsslåning Indlejrede robotter Køleskabe Kaffemaskiner Musikanlæg Møbler Køkkenelementer Mure Pacemakere (falder uden for dette fremsyns fokus) Robotteknologi er baseret på mange forskellige teknologier. Hver af disse bygger igen på en række tekniske og naturvidenkabelige discipliner. Kernen i robotteknologien er således integration af mange forskellige teknologier, videnfelter og fagområder. For eksempel: > Kontrolteori, der retter sig mod udvikling af teknologier til avanceret lav-niveau styring af robotter under hensyntagen til input fra en række sensorer. > Beregningsmæssig klassisk mekanik, der retter sig mod regulering baseret på dynamiske modeller for robotter. Sådanne modeller er nødvendige, hvis modulære robotter skal kunne konkurrere med konventionelle robotter med hensyn til hurtighed, styrke og nøjagtighed. 13

13 > Mekanisk og topologisk optimering, der retter sig mod optimalt design af robotters fysiske udformning mht. styrke og arbejdsområde. > Bevægelsesplanlægning, der retter sig mod udregning af kollisionsfrie baner for robotter, men som også har anvendelser inden for f.eks. computerspil og reaktionskinetik i kemi. > Computer Vision, der i denne sammenhæng skal forstås som udvikling af effektive metoder til at detektere omgivelsernes udformning og aktiviteter baseret på sensorinput fra f.eks. et kamera eller en laser- eller ultralydsscanner. Området retter sig i denne sammenhæng mod udviklingen af kunstigt robotsyn. > Multi-agentsystemer, der retter sig mod distribueret høj-niveau styring af robotter. > Kognition, der retter sig mod robotters interaktion med omgivelserne, herunder med mennesker, hvilket omfatter evnen til at tolke f.eks. omgivelser og fejlsituationer. > Herudover trækker robotforskningen også på landvindinger inden for andre områder, såsom effektelektronik, batteriteknologi, rekonfigurerbar elektronik, sensorteknologi og materialeteknologi. Hvad er kognition? På samme måde som robotteknologi integrerer mange discipliner, er der mange forskellige tilgange til kognition og intelligens. Den præcise definition af kognition afhænger af den aktuelle tilgang. Der er forskning, som interesserer sig for kognition i en maskinel sammenhæng. Andre forsker i kognition ud fra et biologisk eller humant perspektiv, mens atter andre fokuserer på kognition som resultatet af noget humant, socialt og materielt. Med kognitionsforskning menes i dette fremsyn det helt brede sæt af såvel sundhedsvidenkabelig som biologisk, sociologisk og psykologisk inspireret forskning i forståelse af de processer, omstændigheder og betingelser, der ligger til grund for menneskers og dyrs erkendelse og evne til at omgås både materielle og virtuelle objekter. Med denne brede tilgang til kognitionsforskning åbnes der mulighed for, at mange forskellige faglige discipliner kan inddrages i udviklingen af robotter med mere avancerede kognitive egenskaber. For eksempel: > Kognitionspsykologien orienteret mod menneskelig kognition omfattende alle mentale processer og strukturer, der er involveret i menneskelig informationsbehandling. > Forskning i neurale netværksmodeller og kunstig intelligens. > Forskning i biologisk kognition, der ser på den samling af processer, som sætter en organisme i stand til at handle hensigtsmæssigt, herunder på samspillet mellem en organismes krop, omgivelser og tidligere historie. > Kognitiv neurovidenkab orienteret mod de kognitive og neurale processer og sammenhænge mellem simple kognitive opgaver og den til opgaven hørende hjerneaktivitet. > Kognitiv systemteori, der ser kognitive beslutningsprocesser og handlinger som kontekstafhængige og udtryk for menneskers adaptive og målsøgende adfærd i dynamiske omgivelser. 14

14 Fremsynets brede tilgang til kognitionsforskning åbner også for, at forskning, som normalt ikke anses for at være en del af kognitionsforskning, kan inddrages i udviklingen og ikke mindst ibrugtagningen af robotter med mere avancerede kognitive egenskaber. For eksempel: > Socio-teknisk forskning, der beskæftiger sig med design af komplicerede sociotekniske systemer, herunder tilrettelæggelsen af samspil mellem mange forskellige aktører med forskellige viden-grundlag og perspektiver. > Arbejds- og organisationsanalyse, herunder design og evaluering af menneskerobot interaktion og brugergrænseflader. Fælles for disse tilgange er, at kognition ses som et produkt af socio-tekniske og socio-materielle processer altså som en effekt af interaktionen mellem mennesker og maskiner. I fremsynet anvendes samlet betegnelsen brugerforskning for disse tilgange. 15

15 3. Hvorfor satse på robotter med kognitive egenskaber > Robotter med kognitive egenskaber giver robotten mulighed for at operere og agere på forskellige måder alt afhængig af de omgivelser, den befinder sig i. Robotten forstår og kan fortolke betydningen af information i omgivelserne, og den kan handle under kontrol af regler eller sanseindtryk. Kognitive robotter vil være i stand til at sanse og lære motoriske færdigheder. Eksempler på robotter med kognitive egenskaber er: > Mobile robotter, som er i stand til at undgå forhindringer og finde vej til et givet mål. > Robotter, som kan opfatte, tale og svare tilbage på basis af programmeret ordbog og sprogregler. > Robotter, som kan overvåge produktionssystemer og reagere på uregelmæssigheder. Robotter har mange anvendelsesmuligheder, og hvis robotter får flere og mere avancerede kognitive egenskaber, vil de i fremtiden kunne understøtte vigtig innovation inden for en lang række områder med stor samfundsmæssig betydning. For eksempel vil kognitive robotter kunne bidrage til: > øget effektivitet og konkurrencekraft i industrien > fastholde industri- og fødevareproduktion i Danmark > nye former for oplevelsesbetonede produkter og services > nye metoder til ukrudtsbekæmpelse med stærkt reduceret brug af pesticider > bedre fysisk arbejdsmiljø, hvis sundhedsbelastende og farligt arbejde overtages af robotter > øge handicappede menneskers selvhjulpenhed. Udvikling af robotteknologi er ikke alene et teknisk og økonomisk spørgsmål. Anvendelse af robotteknologi kan have en række andre konsekvenser, som også skal afklares. Etiske og sociale spørgsmål vil følge med en bred udbredelse af robotter, og disse spørgsmål skal diskuteres og analyseres og indgå ligeværdigt sammen med tekniske og økonomiske aspekter i beslutningerne. Eksempler på etiske og sociale aspekter relateret til anvendelse af robotter er: > visse typer job og arbejdspladser vil forsvinde > teknologien vil stille nye krav til brugeren, som ikke alle vil kunne honorere > overvågningssystemer kan opleves som big-brother-is-watching-you > mindre patientkontakt, hvis omsorgsfunktioner i sundhedssektoren overtages af robotter > robotter kan gøre mennesker selvhjulpne, men med større risiko for social isolation > dyrevelfærd i teknologibaseret husdyrproduktion. Robotteknologi vil som anden teknologisk udvikling være påvirket af en række megatrends, som på forskellig vis vil være med til at skabe pres for nye løsninger og nye måder at gøre tingene på. Styregruppen har peget på følgende megatrends, som forventes at påvirke den fremtidige udvikling og ibrugtagning af robotteknologi i Danmark: > Globalisering. Globalisering kan defineres som vækst i økonomiske og sociale aktiviteter, som overskrider nationale og regionale grænser. Globaliseringen byder på store udfordringer og muligheder for det fremtidige arbejdsmarked. Dette kan 16

16 være i form af stærkere konkurrence på produkter eller på evne til at uddanne og tiltrække kvalificeret arbejdskraft. > Det aldrende samfund. Aldrende befolkninger udfordrer alle OECD-lande i de kommende år. Aldring i samfundsmæssig forstand betyder flere ældre både relativt og absolut. I Danmark er der i dag 3,6 personer i de muligt erhvervsaktive aldre mellem 20 og 64 år til at finansiere forsørgelsen for dem under 20 og dem over 65 år, mens det er forventningen, at der i 2030 kun vil være 2,5 personer. Ændret befolkningssammensætning betyder større krav på en række områder, f.eks. sundhed, omsorg, bolig og oplevelser og mindre arbejdskraftudbud til at indfri kravene. > Videnamfundet. Viden- eller informationssamfundet er kendetegnet ved dominans af informations- eller videnfunktioner. Inden for det politiske liv og i virksomheder samt offentlige institutioner er viden og information samt adgang til samme blevet en magtfaktor og en konkurrenceparameter. Viden er blevet et nøgleord, men viden er ikke en simpel kvantificerbar ting. Videnproduktion og informationsteknologi har betydet afgørende ændringer for placering af virksomheder, organisering, arbejdsdelinger m.m. > Pres på ressourcer. Befolkningstilvækst og økonomisk vækst forventes at give stigninger i det globale energiforbrug. Det gælder især de nye industrilande (primært i Asien og Sydamerika), men også i mindre udviklede lande (i eksempelvis Afrika). Disse landes andel af det globale energiforbrug vil stige fra ca. 35% i 1990 til 60% i På europæisk plan forventes den samlede energiefterspørgsel at være steget med 35% inden år 2030 sammenlignet med i dag. Ifølge OECD vil befolkningstilvækst, økonomisk vækst og globalisering også fremover have et betydeligt miljøtryk, med mindre der iværksættes stærke regulerende tiltag. > Sundhed og sikkerhed. Den stigende velstand i den rige del af verden vil øge efterspørgslen på områder som sundhed, helbred og velvære. Det vil give anledning til nye produkter og nye former for forbrug. F.eks. vil en stigende gennemsnitsalder betyde øgede krav til behandling; en ældre befolkning vil være mere modtagelig overfor infektionssygdomme; der vil være et marked for apparater til selv-diagnosticering af sygdomme og helbredstilstand. Sikkerhed i mange forskellige betydninger vil ligeledes få stor betydning. Dette indbefatter militære og terrortrusler samt den individuelle sikkerhed i form af bl.a. overvågnings- og alarmsystemer. > Oplevelsesøkonomien. Igen som følge af stigende velstand i den rige del af verden er der stigende efterspørgsel efter underholdning og oplevelser. Så meget at nogle taler om, at vi får en oplevelsesøkonomi. Oplevelsesøkonomien kan overordnet betegnes som et spændingsfelt, hvor kultur og kreative kræfter møder erhvervsliv og kommercielle interesser. Produktionen af oplevelser giver nye muligheder for en hel fødekæde af leverandører af f.eks. elektronik, design, materialer, robotter m.v. Der er et stigende behov for at balancere den stigende teknologisering - high tech - med noget humant - high touch - såsom kunst og åndelighed. Virksomheder bør ikke længere kun efterstræbe high tech, men også at inkorporere high touchdimensioner i produkter og servicer. 17

17 Danske aktiviteter på området Megen robotteknologi vil formentlig fortrinsvist blive drevet frem af store internationale virksomheder, men også i Danmark har vi virksomheder og forskningsmiljøer med aktiviteter og interesser inden for kognition og robotter, jf. nedenstående skemaer. Eksempler på danske virksomheder med aktiviteter eller interesser i kognition og robotteknologi > ABB A/S > AMROSE Robotics > Bila A/S > Budweg Caliper A/S > Devitech ApS > Giben Scandinavia A/S > Grundfos A/S > Ideal Engineering A/S > Image House A/S > Inropa ApS > Kjærgaard A/S > LEGO System A/S > Microbotics A/S > Migatronic Automation A/S > NMP A/S > Odense Production Information OPI A/S PJD A/S > ProInvent A/S Teknologiudvikling > RoboTool A/S > SCAPE A/S > SIMCON A/S > T&O Stelectric Development A/S > TriVision > Unisensor A/S > Vestas Blades A/S > Videometer A/S > Aalborg Industries A/S Listen er ikke udtømmende. En uddybende beskrivelse af de enkelte virksomheders aktiviteter findes på vedlagte cd-rom. Forskningsmæssigt har vi miljøer inden for både kognitionsforskning, robotforskning og brugerforskning, og de tre områder synes at være lige stærkt repræsenterede inden for den danske forskningsverden. Forskningsmiljøerne er anvendelsesmæssigt, geografisk og volumenmæssigt spredt ud i et relativt tyndt lag, og mange af miljøerne er relativt små. Den geografiske spredning af miljøerne er jævn, således at næsten alle de store danske universiteter er repræsenterede med to til fire forskellige institutter eller centre hver. De danske forskningsinstitutioner er kendetegnet ved, at flere af dem har betydelig anvendelsesorienteret forskning. Mange af forskningsinstitutionerne har industrielle samarbejdspartnere samt samarbejde med andre universiteter og andre offentlige eller halvoffentlige videninstitutioner, f.eks. sygehuse, GTS er eller brancherelaterede videncentre. Der er forskellige grader af anvendelsesorientering indenfor de forskellige fagområder. Samarbejde med industrien er mest udviklet inden for de tekniske og naturvidenkabelige forskningsmiljøer. Nedenstående skema viser eksempler på danske viden- og uddannelsesmiljøer inden for området. Da tidsperspektivet for fremsynet er 10 år, er der kun medtaget miljøer, som især vurderes relevante i forhold til dette perspektiv. Styregruppen er opmærksom på, at forskning i den menneskelige hjerne også på sigt vil kunne bidrage betydeligt til 18

18 at udvikle kognitive kunstige systemer og til samspillet mellem mennesker og disse systemer, og at der internationalt er stor opmærksomhed på dette forskningspotentiale. Eksempler på danske viden- og uddannelsesmiljøer med større eller mindre aktiviteter på området robotforskning, kognitionsforskning og brugerforskning Robotforskning Kognitionsforskning Brugerforskning > AAU (Institut for Produktion; Center for sanse-motorisk Interaktion; Afd. for Proceskontrol; Inst. for Medieteknologi og Ingeniørvidenkab) > DTU (MEK, Ørsted) > SDU (Mærsk McKinney Møller Instituttet) > Slagteriernes Forskningsinstitut > Teknologisk Institut > Danmarks Jordbrugsforskning > Force Technology > Ingeniørhøjskolen > IT-Universitetet Listen er ikke udtømmende > AU (Psykologisk Institut; CFIN; Namicona; Inst. for Informations- og Medievidenkab) > AAU (Cognitive Psychology Unit; Center for sanse-motorisk Interaktion; Datalogisk og Matematisk Inst.) > KU (Center for Visuel Kognition; Inst. for Medier; Erkendelse og Formidling; Center for Sprogteknologi) > DPU (Learning Lab) > SDU (NISLab) > DTU (IMM, Ørsted) > AU (Psykologisk Institut; Informationsog Medievidenkab; CFIN) > CBS (Institut for Ledelse, Politik og Filosofi; Afdeling for Informatik) > DTU (MEK, IPL, CICT, BYG-DTU, Ørsted) > Risø (Afdelingen for Systemanalyse) > RUC (Inst. for Datalogi, Kommunikation og Journalistik; Institut for Miljø, Teknologi og Samfund) > SDU (MCI) > AAU (Institut for Arkitektur og Design; Institut for Kommunikation) > IT-Universitetet Udover kognitive robotters potentialer for at kunne understøtte vigtig innovation. Megatrends, der presser på for nye løsninger. Og det forhold at vi har virksomheder og forskningsmiljøer inden for området, er en yderligere begrundelse for at satse på robotbaseret innovation i en dansk sammenhæng, at en dynamisk udvikling af robotter med kognitive egenskaber forudsætter samarbejde på tværs af organisationsskel, hvilket vi har en lang tradition for. I Danmark har vi stærk fokus på samspillet mellem institutioner og virksomheder med henblik på videndeling og forretningsmæssige muligheder, og vi er gode til at samarbejde. Vi er et lille land med en flad social struktur, korte beslutningsveje og stor fleksibilitet, og vi er internationalt anerkendt for brugerdreven teknologisk design og udvikling. Både når det drejer sig om implementering af robotteknologi og udvikling af nye koncepter og teknologier, har vi således gode forudsætninger for at mobilisere den form for tværgående samarbejde, der er nødvendig. Det skal i den sammenhæng bemærkes, at der eksisterer flere netværk på området, blandt andet Dansk Automationsselskab, Dansk Robot Forening og RoboCluster. 19

19 4. Fem udviklingsdagsordener > Robotter med mere avancerede kognitive egenskaber vil muliggøre innovation inden for en lang række områder. I fremsynet er der med udgangspunkt i ekspertnotater, fokusgruppemøder, workshop, interviews og virksomhedsbesøg identificeret 10 områder, hvor kognitive robotter især vil kunne understøtte samfundsmæssigt relevante innovationer i en dansk sammenhæng. Se skema. Anvendelsesområde Personlig service og omsorg Sygehuse og sundhed Håndtering af farlige stoffer og håndtering på besværlige/farlige steder Offshore og undervandssystemer Industriautomation Leg, underholdning, læring Byggeri, anlæg, konstruktion Landbrug, skovbrug og gartneri Militær, forsvar, beredskab Transport Diverse Stikord der karakteriserer anvendelsesområdet Ældreomsorg, personlig pleje, handicaphjælp, telepresence, sikkerhed i hjemmet, rengøring, sikkerhed og overvågning, hjemlig service (støvsugere, græsslåning) Operationsrobotter, træningsrobotter i fysioterapi, kognitionstræning i demenscenter, rutineopgaver i laboratorier; logistikopgaver, produktions- og serviceområder Nedrivning af bygninger og konstruktioner, håndtering af farlige stoffer/materialer, feltrobotter, miljøteknologi, håndtering af affald, mikrohåndtering, mikrorobotter, håndtering i ustrukturerede, dynamiske og ubestemte omgivelser Reparation af rørledninger og offshore konstruktioner, overvågning af undersøiske installationer, identifikation og håndtering af søminer. Industriautomation (herunder eksempelvis palleplukning, pakning, sortering, slibning, svejsning) fødevare-/procesindustri, slagterirobotter, kvalitetssikring, bioteknologi, biologisk processtyring, kobling mellem informations- og robotteknologi, laboratorierobotter, logistiksystemer Intelligent legetøj, tryghedsskabende og terapeutiske robotter, læringsmiljøer med nye muligheder, fysisk interaktive computerspil Arkitektur, intelligente bygninger, bygge og anlæg, konstruktion Lugerobotter, robotstyrede traktorer, rengøring af svinestalde, malkerobotter, optimering af markoperationer, indlejring af viden om dyrevelfærd i robotter Uskadeliggørelse af miner/ammunition, robotter i militære operationer, persontjek i lufthavne Transportsektoren, AGV er (autonomous guided vehicles) Sporbarhed bredt forstået (autoscreening og autoscanning), kombineret robotter og mikroanalyser (masseanalyser), robotteknologi til programmering, mobile platforme til generel anvendelse, algoritmer til nye robotsystemer, udvikling af sansemotoriske teknologier, robotinteraktionsmoduler baseret på natursprogsteknologier, indlejret robotteknologi i klassiske produkter 20

20 Styregruppen vurderer, at fem af disse anvendelsesområder er særligt perspektivrige for Danmark. Det drejer sig i ikke prioriteret rækkefølge om: > Industriautomation. Anvendelsesområdet omfatter bl.a. fleksible robotter og produktionssystemer til forskellige former for automation inden for fremstillingsindustri, herunder fødevareproduktion, f.eks. materialebearbejdning, palleplukning, svejsning, lakering, opskæring, emnehåndtering. > Landbrug - både planteproduktion og animalsk produktion. Anvendelsesområdet omfatter både det konventionelle og økologiske landbrug, gartnerier, planteskoler, plantager, afgrøder til energiproduktion, dyrkning af planter til medicinske formål, og lign. Skovbrug er af mindre interesse i en dansk sammenhæng. > Oplevelser, leg og læring. Anvendelsesområdet omfatter de aktiviteter, der har en legende og underholdende karakter for både børn og voksne. Anvendelsesområder med relation til livsstil, livskvalitet, fritid, hjemmet, underholdning, kultur, oplevelser samt uddannelse. > Service og omsorg. Anvendelsesområdet dækker bl.a. ældreomsorg, personlig pleje, handicaphjælp, hjemlig service, sikkerhed i hjemmet, rengøring m.v. > Sygehuse og sundhed. Anvendelsesområdet omfatter bl.a. diagnosticering, operationer, genoptræning, laboratorieanalyser, patienthåndtering og intern transport på sygehusene. De fem områder er valgt ud fra følgende fire kriterier: > Megatrends forstået som generelle, internationale tendenser for samfundsudviklingen, som vil påvirke lovende anvendelses- og erhvervsmæssige potentialer. Eksempelvis globaliseringens betydning. > Områdets generelle samfundsmæssige betydning, dvs. områder, hvor brugen af robotter med kognitive egenskaber kan afhjælpe væsentlige generelle samfundsmæssige problemer eller udfordringer. Eksempelvis miljøproblemer i landbruget. > Brugerbehov på området, dvs. anvendelsesområder, hvor robotter med mere avancerede kognitive egenskaber kan føre til forbedret problemløsning og anvendelsesforhold for brugerne. Eksempelvis øget selvhjulpenhed for handicappede. > Forsknings- og erhvervsmæssige muligheder i forhold til danske virksomheders konkurrenceevne. Der kan peges på tre underliggende kriterier: nye produkter, nye markeder, nye produktionssystemer. Der sættes især fokus på områder, hvor danske virksomheder igennem brugerdreven innovation kan udnytte eksisterende teknologi, udnytte danske virksomheders eksisterende lukrative nicher samt være first mover eller fast follower på verdensmarkedet. 21