Robot se učí chápat sám sebe bez lidské pomoci

Inženýři z Kolumbijské univerzity školy inženýrství a aplikovaných věd vytvořili prvního robota, který se může naučit modelovat celé své tělo od začátku, a to zcela bez lidské pomoci.

Studie byla zveřejněna v Science Robotics.

Učení robota

Výzkumníci ukázali, jak robot může vytvořit kinematický model sebe sama a použít sebe-model k plánování pohybu, dosažení cílů a vyhnutí se překážkám v širokém spektru situací. Může také automaticky rozpoznat a kompenzovat poškození svého těla.

Robotická ruka byla umístěna uvnitř kruhu pěti streamovacích videokamer a robot se díval na sebe prostřednictvím kamer, zatímco se volně pohyboval. Pohyboval se a ohýbal, aby se naučil, jak jeho tělo reaguje na různé motorické příkazy, a po třech hodinách se konečně zastavil. Robotova vnitřní hluboká neuronová síť poté dokončila učení vztahu mezi robotovým motorickým aktem a obsazeným prostorem ve svém prostředí.

Hod Lipson je profesor mechanického inženýrství a ředitel kreativní laboratoře Columbia.

“Byli jsme opravdu zvědaví, jak si robot představuje sám sebe,” řekl Lipson. “Ale nemůžete jen nahlédnout do neuronové sítě, je to černá skříňka.”

Výzkumníci pracovali na několika vizualizačních technikách, než se postupně objevila sebe-obrázek.

“Byla to jakási jemně zářící oblaka, která zdánlivě obklopovala robotovo trojrozměrné tělo,” pokračoval Lipson. “Jak se robot pohyboval, jemně zářící oblaka ho jemně následovala.”

Robotův sebe-model byl přesný na asi 1 % svého pracovního prostoru.

Potenciální aplikace a pokroky

Povolením robotům modelovat sebe sama bez lidské pomoci mohou odborníci dosáhnout širokého spektra pokroků. Jedním z nich je úspora práce a umožnění robotovi monitorovat své vlastní opotřebení, detekovat a kompenzovat jakékoli poškození. Autoři říkají, že tato schopnost pomůže autonomním systémům být více samostatnými. Jeden z příkladů, který uvádějí, je továrna robota, který by mohl použít tuto schopnost k detekci, zda něco nefunguje správně, než zavolá o pomoc.

Boyuan Chen je prvním autorem studie. Vedl práci a nyní je asistentem profesora na Duke University.

“Lidé jasně mají představu o sobě,” řekl Chen. “Zavřete oči a zkuste si představit, jak by se vaše vlastní tělo pohybovalo, kdyby jste provedli nějakou akci, jako je např. natáhnutí paží dopředu nebo udělání kroku dozadu. Kdekoliv uvnitř našeho mozku máme představu o sobě, sebe-model, který nás informuje o objemu našeho bezprostředního okolí, který obsazujeme, a jak se tento objem mění, když se pohybujeme.”

Lipson pracoval roky, aby našel nové způsoby, jak dát robotům nějakou formu této sebevědomí.

“Sebe-modelování je primitivní forma sebevědomí,” vysvětlil. “Pokud robot, zvíře nebo člověk má přesný sebe-model, může fungovat lépe ve světě, může učinit lepší rozhodnutí a má evoluční výhodu.”

Výzkumníci uznali různé limity a rizika spojená s poskytováním strojům autonomie prostřednictvím sebevědomí a Lipson se ujistil, že řekl, že konkrétní typ sebevědomí v této studii je „triviální ve srovnání s lidmi, ale musíte začít někde. Musíme jít pomalu a pečlivě, abychom mohli využít výhod, zatímco minimalizujeme rizika.”