Prof. dr hab. inż. Ryszard Tadeusiewicz

Wywiad w F5 Trend Book
Prof. dr hab. inż. Ryszard Tadeusiewicz
[email protected]; www.tadeusiewicz.pl; 30-059 Kraków, al. Mickiewicza 30
Doktor Honoris Causa dwunastu uczelni krajowych i zagranicznych; Członek CK, Rady Nauki,
PAN i PAU; Prezes Krakowskiego Oddziału PAN; Kierownik Katedry Automatyki AGH;
Przewodniczący Rady Naukowej IITiS PAN
1. Jaki jest ulubiony Pana robot i dlaczego? – to pytanie jak najbardziej serio – który z robotów jakie
Pan zna na świecie jest Pana ulubionym – nie chodzi o jego praktycznośd, cenę, wygląd – tylko
ogólnie emocje lubienie.
Robotem nadającym się do lubienia przeze mnie jest zdecydowanie HRP-4C.
Jeśli miałbym się z tej preferencji wytłumaczyd, to chętnie odwołałbym się do cytatu z dobrej
literatury, a dokładniej – z filmu który powstał na bazie dobrej literatury. Mam na myśli „Pożegnanie
z Afryką”, film który uwielbiam zarówno ze względu na fantastycznych aktorów (Meryl Streep, Robert
Redford, Klaus Maria Brandauer – czy trzeba mówid coś więcej?) jak i ze względu na kenijskie pejzaże,
bo włóczyłem się trochę po Kenii i uwielbiam tamtejsze klimaty.
Nie o tym jednak chciałem mówid.
Otóż we wspomnianym filmie jest scena, będąca chyba epizodem podczas ślubnego przyjęcia
bohaterki. Sączący drinki panowie plotkują o sąsiadach, a podczas tej pogawędki pojawia się
następująca wymiana zdao:
- John mieszka na drzewie z pawianem.
- Z samcem, czy z samicą?
- Oczywiście, że z samicą! John nie ma odchyleo…
No więc ja też nie mam odchyleo i dlatego lubię HRP-4C.
A co, nie wolno mi?
2. Co to jest automatyzacja?
Żeby odpowiedzied dokładnie – musiałbym napisad sporą książkę. W koocu jestem kierownikiem
największej w Polsce Katedry Automatyki! Ale najkrócej można powiedzied tak:
Automatyzacja to sposób na to, żeby uwolnid człowieka od mozołu samodzielnego sterowania pracą
różnych maszyn i urządzeo.
Jest to kolejny etap uwalniania człowieka od trudów pracy, bo wcześniej mechanizacja uwolniła go
od konieczności angażowania wysiłku własnych mięśni.
Posłużę się przykładem związanym z nadchodzącą wiosną. Jeśli muszę skopad ogródek, to typowe
narzędzie, jakiego używam (łopata) nie jest ani zmechanizowana ani zautomatyzowana. Stąd ja, jako
wykonujący pracę, muszę zarówno wydatkowad energię moich mięśni (takie kopanie to męcząca
praca!) jak również muszę osobiście kontrolowad, gdzie wbijam łopatę, żeby skopad grządkę, ale nie
zniszczyd ścieżki.
Gdy będę miał narzędzie zmechanizowane – jakąś taką samobieżną glebogryzarkę – to ta maszyna
będzie spulchniad ziemię bez angażowania siły moich rąk, ale to ja muszę ją pokierowad tak, żeby
skopała dokładnie to, co należy – i nic więcej.
Gdybym jednak miał maszynę zautomatyzowaną – to wystarczyłoby wydad jej polecenie („skop
działkę”), a sterowanie wykonywanym procesem (w przykładzie jest to proces przekopywania ziemi
dokładnie w tym miejscu, gdzie potrzeba) przejąłby całkowicie automatyczny system sterujący.
Ja mógłbym odpocząd w wiosennym słoocu, bo nie musiałbym angażowad ani moich rąk, ani mojego
wzroku i umysłu.
3. Jakie są podstawowe zasady automatyki? chodzi o zbiór uniwersalnych zasad tej nauki - żeby móc
je na przykład wykorzystad w innych dziedzinach
Fundamentem automatyki jest zasada sprzężenia zwrotnego.
Gdy zautomatyzowany system działa, wykonywana jest jakaś praca, będąca skutkiem polecenia
wydanego przez człowieka.
Można tu w pierwszej kolejności zaobserwowad przepływ informacji „do przodu”: człowiek stawia
zadanie regulatorowi, regulator wysyła sygnały sterujące do elementu wykonawczego (nastawnika),
element wykonawczy manipuluje zautomatyzowanym obiektem, a obiekt wykonuje nakazane
czynności, w wyniku czego wykonana zostaje nakazana praca.
W sensie łaocucha przyczyn i skutków mamy oto całośd: przyczyną jest polecenie człowieka,
następstwem jest aktywnośd regulatora i nastawnika, a konsekwencją jest takie sterowanie obiektem
(na przykład jakąś maszyną roboczą), że nakazana praca zostaje wykonana i coś jest wyprodukowane,
zapakowane, przetransportowane, wystawione na sprzedaż itp.
Takie sterowanie, jak opisano wyżej, nazywane jest sterowaniem otwartym. Można je realizowad w
sposób automatyczny pod warunkiem, że mamy pewnośd, że określone manipulacje regulatora
spowodują dokładnie przewidziane i pożądane przez człowieka zachowania obiektu.
Niestety w rzeczywistym świecie obiekty bywają krnąbrne. Ich zachowanie zależy nie tylko od
celowych działao regulatora, ale od mnóstwa mniej czy bardziej nieoczekiwanych czynników
nazywanych zwykle zakłóceniami.
Pod wpływem zakłóceo działanie obiektu może znacząco odbiegad od tego, jakie chcieliśmy uzyskad
wysyłając z regulatora określone sygnały sterujące. Może to prowadzid do złego wykonania przez
obiekt nakazanej pracy, a w skrajnych przypadkach może prowadzid do groźnych wypadków lub
poważnych strat.
Dlatego istota automatyki polega na tym, że regulator obserwuje wyniki swojego działania.
Ma w tym celu różnego rodzaju sensory i receptory, które dokładnie monitorują zachowanie obiektu.
Regulator pobiera sygnały z tych sensorów i receptorów żeby dokładnie wiedzied w każdej chwili, co
naprawdę robi sterowany obiekt.
Mówimy, że ta informacja trafia ZWROTNIE do regulatora, bo płynie w PRZECIWNĄ stronę, niż
sygnały sterujące: Sterowanie idzie od regulatora do obiektu, a sygnały sprzężenia zwrotnego biegną
od obiektu do regulatora.
Zasadę sprzężenia zwrotnego warto stosowad wszędzie: przy zarządzaniu, przy podejmowaniu
decyzji, przy sterowaniu gospodarką, przy leczeniu pacjentów i przy nauczaniu studentów. Tak się
robid powinno. Ale w praktyce różnie z tym bywa…
4. Czy obserwuje Pan ideę automatyzacji w innych przestrzeniach – nie tylko bezpośrednio
związanych z technologią? (dodam, że nasz tytuł ma charakter ekonomiczno- kulturowy. Jak
poczytałem trochę, to trochę odzwierciedleniem idei automatyzacji w projektowaniu usług i
projektów są na przykład meble albo domy modułowe. Producenci chcąc znaleźd złoty środek między
minimalizacją kosztów i jednocześnie maksymalizacją zadowolenia konsumentów, którzy chcą coś
dokładnie dopasowanego do własnych potrzeb. I tak producent produkuje zbiór powiedzmy 10
elementów a konsument może z tego tworzyd zupełnie nowe kombinacje. To jest jakby taka
automatyzacja procesu customizacji (dopasowywania), że nie trzeba robid czegoś na specjalne
zamówienie bo to kosztuje. Podobnie jest w przypadku rynku smartphone’ów – teraz nie
dokonujemy wyboru na podstawie funkcjonalności telefonu, bo wszystkie aplikacje jakie chcemy
możemy sobie ściągnąd, kupid.) Chodzi o więcej przejawów tego zjawiska wokół nas. Na pewno Pan
to obserwuje codziennie. Gdzie to jest szczególnie widoczne?
Automatyzacja (oraz związana z nią robotyzacja) w działalności wytwórczej i w działalności usługowej
pozwala na łączenie dwóch, do niedawna sprzecznych, wymagao jakie możemy stawiad efektom tej
działalności wytwórczej bądź usługowej. Te dwa wymagania to masowośd produkcji i
indywidualizacja produktu.
Wymaganie masowości produkcji związane jest z kosztami. Jeśli coś wytwarzamy w dużej ilości
egzemplarzy – to koszt jednego egzemplarza radykalnie maleje. Przykładem są telefony komórkowe.
Wytworzenie jednego takiego skomplikowanego aparatu kosztowałoby majątek. Przy masowej
produkcji mogą byd one sprzedawane bardzo tanio, z czego wszyscy chętnie korzystają.
Jednak masowa produkcja w zmechanizowanych fabrykach oznaczała, że produkowane wyroby były
jednakowe. Znane jest powiedzenie pioniera masowej produkcji Forda, że może dostarczyd
samochód w dowolnym kolorze, pod warunkiem, że będzie to kolor czarny.
Tymczasem klienci nie lubią jednakowych towarów. Każdy chciałby mied wyrób inny, jedyny,
niepowtarzalny.
Dawniej takie wyroby o unikatowych właściwościach mogły byd wytwarzane wyłącznie w toku
produkcji jednostkowej, więc były bardzo kosztowne.
Nowoczesna automatyka i robotyka pozwala tak sterowad linią produkcyjną, że bez angażowania
ludzi można na niej wytwarzad masowo (tanio!) wyroby, z których każdy ma unikatowe właściwości –
dla wymagających klientów.
Całą trudnośd tego technologicznego i ekonomicznego „łączenia ognia z wodą” bierze na siebie
automatyka…
Z innej beczki:
Ja zajmuje się inżynierią biomedyczną i dostrzegam elementy automatyki (a zwłaszcza omawiane
wyżej sprzężenie zwrotne) zarówno w ciele pacjenta, jak i w procesie leczenia.
W ciele pacjenta funkcjonuje wiele regulatorów, dzięki którym różne parametry naszego organizmu:
ciepłota ciała, ilośd tlenu dostarczana do tkanek, poziom cukru we krwi, wielkośd ciśnienia tętniczego
i wiele innych – są utrzymywane stale na tym samym, optymalnym poziomie. Na przykład gdy nasze
mięśnie zaczynają intensywnie pracowad (wstaliśmy z ławki w parku i zaczęliśmy biec) wzmożone
zapotrzebowanie na tlen uruchamia automatycznie przyspieszony i pogłębiony oddech, wzmożoną
akcję serca wymuszającą szybszy „dowóz tlenu” do pracujących tkanek, automatycznie wydzielany
pot poprawia chłodzenie przegrzewającego się organizmu itd. W podobny sposób stabilizowanych
jest w naszym ciele mnóstwo innych parametrów, bowiem tak zwana homeostaza, o której mówią
lekarze i biolodzy - to nic innego, jak tylko zachodząca wewnątrz organizmu regulacja ze sprzężeniem
zwrotnym.
6. Gros wynalazków, które wykorzystujemy dzisiaj pochodzi z czasów zimnej wojny. Co Pana zdaniem
może byd takim driverem/katalizatorem innowacji we współczesnych czasach? Czy takim
katalizatorem może okazad się konkurencja wolnorynkowa albo konkurencja w sporcie zawodowym?
Obawiam się, że naszych czasach nadal najsilniejszym czynnikiem napędzającym postęp techniczny są
wojny – i to bynajmniej nie zimne! Sięgając do przykładów związanych z omawianą w tym wywiadzie
automatyką warto zauważyd, że najdoskonalsze systemy nadążne związane są dziś z pociskami
samoczynnie naprowadzającymi się na cel, najdoskonalsze roboty to bezludne pojazdy i samoloty
zwiadowcze używane na placu boju na przykład w Afganistanie, znany wszystkim system satelitarnej
nawigacji GPS służy głównie celom wojskowym a jego cywilne użycie związane jest z celowym
obniżeniem dokładności. Mało kto dziś o tym myśli, ale Internet powstał przecież jako twór dla
potrzeb wojska: potrzebny był system komputerowy do zarządzania działaniami zbrojnymi
niewrażliwy na atak jądrowy. Każdy system skupiony w jednym miejscu, oparty na jednym
superkomputerze, można było zniszczyd odpowiednio silną bombą atomową – nawet gdy był w
najdoskonalszym schronie. No więc dla potrzeb wojska opracowano model sieci komputerów, która
jest wszędzie. Można zniszczyd dowolny jej kawałek, a ona będzie działad nadal. Potem jednak
wojskowi znaleźli sobie nowe zabawki – a ARPANET (bo tak się nazywała ta sied dla potrzeb armii)
poszedł do cywila i dziś nazywa się Internetem.
7. Jeśli pracę wykonywad będą za nas maszyny, to jaka rola przypadnie ludziom? W czym
specjalizowad się będą ludzie?
Wydaje mi się, że domeną ludzi powinna stad się w większym stopniu działalnośd twórcza. Każdą
czynnośd powtarzalną, dającą się opisad algorytmicznie i zaprogramowad w systemie automatyki –
ten system wykona sprawniej, szybciej i w sposób bardziej niezawodny, niż człowiek. Dlatego w
działaniach produkcyjnych (zarówno przy produkcji przemysłowej, jak i przy produkcji rolnej) –
systemy automatyki już wypierają ludzi i będą ich wypierad coraz skuteczniej. Tu nie ma alternatywy.
Producent, który nie zastosuje automatyki wprawdzie będzie lubiany (bo da pracę ludziom), ale
splajtuje, bo jego wyroby będą droższe (praca człowieka kosztuje więcej, niż praca robota) oraz
bardziej zawodne (robot się nie myli, a człowiek niestety tak, i to często!). Prawa ekonomii są równie
nieubłagane, jak prawa biologii – ci nieprzystosowani zginą!
Tak więc w sferach tradycyjnie dających ludziom zatrudnienie (w przemyśle już teraz, a w przyszłości
także przedsiębiorstwach usługowych i związanych na przykład z handlem) – zapotrzebowanie na
pracę ludzką będzie systematycznie malało.
Ludzie będą więc musieli skoncentrowad się na tych formach działalności, których zautomatyzowad
się nie da. Jak się wydaje będzie to głównie szeroko rozumiana praca twórcza. Kreacja nowej wiedzy
(w badaniach naukowych automatyka nie znajduje zastosowania ze względu na unikatowośd i
niepowtarzalnośd zadao, jakie trzeba spełniad), a także na kreacji nowych wartości artystycznych.
Wierzę, że będzie to czynnikiem wywołującym dalszy rozkwit cywilizacji i kultury!
8. Jak na arenie międzynarodowej w kontekście innowacji wypada Polska? Jakie działania mogłyby jej
pomóc?
Polska automatyka jest na wysokim poziomie. Najlepszy dowód, że liczne firmy branży
informatycznej lokują swoje wytwórnie właśnie w naszym kraju. Na dorocznych Konferencjach
Automatyków odbywających się od 15 lat nieprzerwanie w połowie maja w pięknym ośrodku „Perła
Południa” w Rytrze (koło Nowego Sącza) - pojawia się z każdym rokiem coraz więcej przedstawicieli
firm zagranicznych, lokujących właśnie w Polsce zakłady wytwarzające podzespoły i kompletne
systemy automatyki. Wynika to z bardzo wysokiej oceny poziomu kwalifikacji polskich specjalistów.
Na tę bardzo wysoką ocenę składa się w pierwszej kolejności zaawansowana wiedza matematyczna
polskich automatyków. Sukces w automatyzacji złożonych systemów odnosi się wtedy, gdy algorytm
sterujący obiektem oparty jest na bardzo dokładnym matematycznym opisie tego obiektu. Warto
więc podkreślid, że polscy automatycy są znani na świecie jako najlepsi specjaliści od takich właśnie
matematycznych opisów obiektów sterowania. Twórca Katedry Automatyki AGH, którą obecnie ja
kieruję, profesor Henryk Górecki był jeszcze za głębokiej komuny członkiem prestiżowego
Amerykaoskiego Towarzystwa Matematycznego. Członków tego Towarzystwa na wschód od Łaby
można było wtedy policzyd na palcach…
Tradycja ta zresztą nadal żyje w mojej Katedrze, bo członkiem zarządu Polskiego Towarzystwa
Matematycznego (oddziału w Krakowie) jest pracownik tej Katedry, prof. Wojciech Mitkowski, były
Wiceprzewodniczący Rady Głównej Nauki i Szkolnictwa Wyższego.
Polacy liczą się nie tylko jako bardzo zdolni i kreatywni twórcy matematycznych zasad
automatycznego sterowania, ale także mają znaczące osiągnięcia przy programowaniu sterowników
pracujących jako moduły automatyki. To programowanie znacząco różni się od programowania
typowych komputerów, bo procesory wykorzystywane w automatyce muszą działad w tak zwanym
reżimie czasu rzeczywistego i z reguły są programowane na poziomie języka wewnętrznego, co jest
znacznie trudniejsze, niż pisanie programów dla dużych komputerów pełniących funkcje na przykład
w księgowości przedsiębiorstw albo w bankach.
Wywiad przeprowadził Konrad Jerin