Λάουρα Πετρίχ, Φοιτήτρια Διδάκτωρ στο Ρομποτική και Μηχανική Μάθηση – Σειρά Συνεντεύξεων

Η Λάουρα είναι目前 φοιτήτρια διδάκτωρ στο Τμήμα Επιστήμης Υπολογιστών υπό την εποπτεία του Δρ. Patrick Pilarski και του Δρ. Matthew E. Taylor. Έλαβε το πτυχίο της με τιμές στο Τμήμα Επιστήμης Υπολογιστών από το Πανεπιστήμιο του Αλμπέρτα το 2019 και το μεταπτυχιακό της στο Τμήμα Επιστήμης Υπολογιστών από το Πανεπιστήμιο του Αλμπέρτα το 2022. Τα ερευνητικά της ενδιαφέροντα περιλαμβάνουν την ενισχυτική μάθηση, την αλληλεπίδραση ανθρώπου-ρομπότ, τη βιομηχανική και τη ρομποτική βοήθεια. Drawing έμπνευση από τις ανατομικές της μελέτες με τον Δρ. Pierre Lemelin, η έρευνά της στοχεύει στην ανάπτυξη μεθόδων ελέγχου για τη ρομποτική χειρισμό με στόχο την αύξηση της λειτουργικότητας, της χρηστικότητας, της αξιοπιστίας και της ασφάλειας στον πραγματικό κόσμο.

Καθίσαμε για μια συνέντευξη στο ετήσιο συνέδριο Upper Bound για την τεχνητή νοημοσύνη που διεξάγεται στο Έντμοντον, Αλμπέρτα και φιλοξενείται από το Amii (Ινστιτούτο Μηχανικής Νοημοσύνης του Αλμπέρτα).

Τι σας έκανε να ενδιαφερθείτε για την επιστήμη των υπολογιστών;

Όταν επέστρεψα στο σχολείο, ήθελα αρχικά να γίνω γιατρός. Και η ισορροπία μεταξύ εργασίας και ζωής είναι πολύ σημαντική για μένα, οπότε θα μπορούσα να περάσω πολύ χρόνο με την οικογένειά μου. Και πάντα ήθελα να βοηθήσω τους ανθρώπους, και τελικά πήρα ένα μάθημα επιστήμης των υπολογιστών στο πρώτο έτος του πανεπιστημίου, και μου φάνηκε σαν ένα τόσο καταπληκτικό εργαλείο που θα μπορούσα να το χρησιμοποιήσω για να λύσω προβλήματα. Και απλά έπεσα με την λύση προβλημάτων και αποφάσισα ότι η δυνατότητα να εργαστώ στο χώρο της βοηθητικής τεχνολογίας, όπου θα μπορούσα να χρησιμοποιήσω αυτή τη λύση προβλημάτων και να βοηθήσω τους ανθρώπους στη διαδικασία, ήταν εκεί που ήθελα να υπάρχω.

Πώς κατάλαβε ότι η βοηθητική τεχνολογία ήταν η δική σας страсть;

Πήρα ένα μάθημα ρομποτικής στο προπτυχιακό μου, και ήταν εκεί που χρησιμοποιήσαμε κιτ Lego Mindstorm για να μάθουμε τις βασικές αρχές της μηχανικής και της ρομποτικής. Και απλά όλα ταίριαξαν μαζί ότι ήταν τόσο διασκεδαστικό να εργαστώ με αυτό, και θα μπορούσα να γράψω προγράμματα και στη συνέχεια να δω αμέσως τα αποτελέσματα. Οπότε, απλά είχε νόημα να συνδυάσω την αγάπη μου για την εργασία με αυτά τα ρομποτικά συστήματα με την επιθυμία μου να βοηθήσω τους ανθρώπους.

Μπορείτε να ορίσετε τη μηχανική για το κοινό μας;

Θα ήταν σαν οτιδήποτε μέσα στη σφαίρα της ρομποτικής όπου έχουμε αυτά τα συστήματα υλικού, και μπορούμε να τα ελέγξουμε για να επιφέρουμε αλλαγές στο περιβάλλον.

Τι είναι κάποια από τις διαφορετικές περιπτώσεις χρήσης που έχετε εργαστεί για αυτή τη τεχνολογία;

Τώρα, εργάζομαι στο BLINC Lab (Βιομηχανικά Άκρα για Βελτιωμένο Φυσικό Έλεγχο) με τον Patrick (Pilarski), και η κύρια περίπτωση χρήσης εκεί είναι ότι εργάζομαι σε ανώτερα άκρα προθέσεων. Οπότε, έχουμε αυτά τα έξυπνα ρομποτικά συσκευές που μπορείτε να ελέγξετε μέσω μυοηλεκτρικών σημάτων, και αυτό θα ήταν η κύρια περίπτωση χρήσης είναι πώς να ελέγξουμε αυτά τα προθέματα άκρα που είναι τώρα συνδεδεμένα με το ανθρώπινο σώμα για να κάνουμε αυτό που ο χρήστης θέλει.

Πόσο καιρό έχετε εργαστεί σε αυτό συγκεκριμένα;

Απλά άρχισα το διδακτορικό μου τον Ιανουάριο. Έκανα το μεταπτυχιακό μου στην ομάδα ρομποτικής και υπολογιστικής όρασης στο Πανεπιστήμιο του Αλμπέρτα, όπου εργάστηκα στη ρομποτική χειρισμό με ρομποτικά βραχίονες.

Απλά τώρα μπαίνω στον κόσμο των προθέσεων.

Τι είναι κάποια από τα προβλήματα ασφάλειας που θα λέγατε ότι υπάρχουν με αυτή τη τεχνολογία αυτή τη στιγμή;

Με αυτά τα έξυπνα προθέματα συσκευές, πάντα κρατάμε την ασφάλεια πρώτη και στο επίκεντρο. Αυτό είναι πάντα αυτό που σκεφτόμαστε πρώτα, γιατί αυτά τα συσκευές είναι συνδεδεμένα με ένα ανθρώπινο. Οπότε, στο τέλος της ημέρας, η συσκευή δεν έχει το τελικό λόγο. Ο άνθρωπος είναι πάντα υπό πλήρη έλεγχο. Μπορούμε να κάνουμε προτάσεις στον άνθρωπο, να πούμε, “Νομίζω ότι θέλετε να κάνετε αυτό”, αλλά πάντα έχουν το τελικό έλεγχο για αυτό που συμβαίνει. Οπότε, πάντα σκεφτόμαστε τι είναι η ασφάλεια του ατόμου που θα χρησιμοποιήσει αυτά τα συσκευές.

Σε μια πρότερη συνέντευξη, ο Patrick μιλούσε για το πώς συνήθως ο εγκέφαλος πρέπει να μάθει να προσαρμοστεί στη συσκευή, αλλά σε αυτή την περίπτωση η συσκευή χρησιμοποιεί τη μηχανική μάθηση για να προσαρμοστεί στον εγκέφαλο. Μπορείτε να συζητήσετε τις απόψεις σας για αυτό;

Ναι. Οπότε, θέλουμε να χτίσουμε συστήματα συνεχούς μάθησης για να τρέχουν σε αυτά τα συσκευές. Οπότε, είναι όλα για τη χαρτογράφηση των σημάτων από τον χρήστη, τα οποία στην περίπτωσή μας θα ήταν EMG σημάδια. Οπότε, επιφανειακά EMGs, θα βάζατε ηλεκτρόδια στο ανθρώπινο υπολείμμα που έχουν, και στη συνέχεια τι κάνετε με αυτά τα εισαγόμενα σημάδια; Οπότε, θέλουμε να τα χαρτογραφήσουμε σε ρομποτική κίνηση, σωστά; Θέλετε να ανοίξετε το χέρι; Θέλετε να κλείσετε το χέρι; Πρώτα πρέπει να αποφασίσουμε πώς θα κάνουμε αυτό το πρόβλημα χαρτογράφησης, και εκεί είναι που η μηχανική μάθηση έρχεται στο παιχνίδι.

Έχετε συστήματα αναγνώρισης προτύπων, οπότε μπορούμε να προβλέψουμε τι συμβαίνει με την ειδική μυϊκή ενεργοποίηση. Θέλουμε να συνεχίσουμε να μαθαίνουμε και να προσαρμοζόμαστε με την πάροδο του χρόνου. Μπορείτε να σκεφτείτε ότι, π.χ., οι μυς σας τώρα. Αν πήγατε στο γυμναστήριο, η μορφή του μυός σας αλλάζει. Οπότε, πρέπει να εκπαιδεύσουμε ένα νέο μοντέλο μηχανικής μάθησης; Όχι. Θέλουμε τη συσκευή και τα συστατικά της μηχανικής μάθησης να προσαρμοστούν στο άτομο με την πάροδο του χρόνου καθώς περνούν από αλλαγές ή καθώς η πρόθεσή τους αλλάζει.

Τι είδους χρονοδιάγραμμα νομίζετε ότι θα δούμε αυτά να βγουν στον πραγματικό κόσμο;

Ελπίζω ότι μέσα στο διδακτορικό μου. Αυτό είναι το στόχος μου είναι να λύσω αυτό το πρόβλημα ελέγχου για ανώτερα άκρα προθέσεων.

Αυτό θα ήταν καταπληκτικό. Και τι είναι η όρασή σας για το μέλλον της βοηθητικής ρομποτικής, π.χ. σε ένα χρονοδιάγραμμα 10 ή 20 ετών;

Οραματίζομαι ένα κόσμο όπου τα άτομα που θα ήθελαν να έχουν ένα προθέμα άκρο για χρήση στην καθημερινή τους ζωή θα μπορούσαν να το χρησιμοποιήσουν με τον ίδιο τρόπο που χρησιμοποιούμε τα χέρια μας. Οπότε, να το κάνουμε αξιόπιστο, να το κάνουμε直观, να το κάνουμε εύκολο στη χρήση, αυτό είναι αυτό που θα ήθελα.

Και βλέπετε ένα προσωπικό μέλλον όπου ένα μικρότερο άτομο θα είχε ένα μικρότερο προθέμα; Ή νομίζετε ότι θα ήταν όλα το ίδιο;

Όχι, απολύτως. Νομίζω ότι για κάτι τόσο προσωπικό, θέλετε αυτά τα συσκευές να νιώθουν σαν μια επέκταση του δικού σας σώματος. Σωστά; Θέλετε να είναι ένα μέρος σας. Οπότε, αυτό μας οδηγεί στο προσωπικό και ατομικό ιατρικό. Αυτά τα προθέματα άκρα θα πρέπει να διαμορφωθούν και να προσαρμοστούν στο άτομο που θα τα χρησιμοποιήσει, τουλάχιστον κατά τη γνώμη μου. Ήδη το βλέπουμε. Τώρα, όταν πηγαίνετε, π.χ., στο Νοσοκομείο Αποκατάστασης Glenrose στο Έντμοντον, και σας προετοιμάζετε για ένα νέο προθέμα, παίρνουν τρισδιάστατη μοντελοποίηση του υπολείμματος άκρου σας, και προσωπικοποιούν την προσαρμογή του προθέματος άκρου σας σε σας. Οπότε, ήδη το βλέπουμε, και για αυτά τα έξυπνα συσκευές, θα είναι ακόμη περισσότερο.

Οπότε, θα ήταν προσωπικά τρισδιάστατα εκτυπωμένα, πιθανότατα, για τον χρήστη.

Ναι, προσωπικά τρισδιάστατα εκτυπωμένα, προσωπικά προσαρμοσμένα, και στη συνέχεια προσωπικά προγραμματισμένα συστήματα ελέγχου, επίσης.

Και πόσο χρόνο παίρνει για έναν χρήστη να μάθει να χρησιμοποιήσει ένα από αυτά τα συστήματα;

Ο στόχος μας είναι ότι θα μπορούσαμε να εκπαιδεύσουμε ένα πιο γενικευμένο μοντέλο μηχανικής μάθησης, και στη συνέχεια να το προσωπικοποιήσουμε στο άτομο μέσα σε μια 5, 10 λεπτή συνεδρία εκπαίδευσης. Αυτό θα ήταν ο στόχος μας.

Μόλις επιτύχετε αυτό, τι θα ήθελε να εργαστείτε στο επόμενο;

Ένα μεγάλο μέρος της έρευνάς μου είναι επίσης η εργασία με το τμήμα ανατομίας στο Πανεπιστήμιο του Αλμπέρτα, και είμαι απολύτως μαγευμένος με το πώς, ως άνθρωποι, χειριζόμαστε τον κόσμο γύρω μας. Οπότε, όλα όσα έχουν να κάνουν με το ανθρώπινο άνω άκρο. Οπότε, τα χέρια και τα πόδια μας είναι完全 fascinující. Οπότε, θα ήθελα να εστιάσω όλες τις προσπάθειές μου στο άνω άκρο προθέματος και πραγματικά να κάνω αυτά τα συσκευές χρήσιμα για τους ανθρώπους στον πραγματικό κόσμο.

Με ποιόν τρόπο είναι πιο δύσκολο από τα κάτω άκρα;

Το κάτω άκρο, η κίνηση είναι πολύ επαναλαμβανόμενη. Αν σκεφτείτε την πορεία μας, είναι ένα πιο εύκολο πρόβλημα ελέγχου να λυθεί. Ενώ, για το άνω άκρο, πρέπει να能够 να χειριζόμαστε αντικείμενα στο 3D χώρο, έχετε tolik περισσότερες ελευθερίες. Αν σκεφτείτε, αν κλείσετε τα μάτια σας και περιστραφείτε, ακόμη και τώρα μπορείτε να δείτε τον κόσμο γύρω σας μέσω των χεριών σας. Οπότε, να μπορέσουμε να δώσουμε αυτό πίσω στην ιατρική κοινότητα μέσω προθέματος άκρων, νομίζω, θα ήταν καταπληκτικό,

Μπορείτε να μοιραστείτε πώς τραβάτε έμπνευση από ανατομικές μελέτες;

Έχω εργαστεί με τον Δρ. Pierre Lemelin στο τμήμα ανατομίας στο Πανεπιστήμιο του Αλμπέρτα για τα τελευταία πέντε χρόνια. Ελπίζω ότι μέσω της μελέτης της ανθρώπινης ανατομίας και της κατανόησης ακριβώς πώς χειριζόμαστε αντικείμενα στο περιβάλλον, τι είναι οι νευρικές μας οδοί, ποια μύη είναι ενεργοποιημένα, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτή τη γνώση για να βελτιώσουμε, πρώτα από όλα, τη δομή των προθέματος άκρων.

Υπάρχουν μικρά σημεία στην πραγματική σχεδίαση του προθέματος άκρου που μπορούμε να αλλάξουμε που θα ήταν μια μικρή αλλαγή στη μηχανική σχεδίαση, αλλά θα δούμε μια τεράστια αύξηση της λειτουργικότητας; Αλλά επίσης, τα υποκείμενα συστήματα ελέγχου, πώς τα χρησιμοποιούμε. Αν μπορούμε να κατανοήσουμε ακριβώς ποια νεύρα ενεργοποιούνται, όταν σκεφτόμαστε, “Άνοιξε το χέρι μου”, τότε μπορούμε να το χρησιμοποιήσουμε για να προβλέψουμε τι θέλει ο χρήστης να κάνει με το προθέμα άκρο του, και στη συνέχεια να ενεργοποιήσουμε αυτή την κίνηση στη ρομποτική συσκευή.

Ευχαριστώ για την καταπληκτική συνέντευξη, οι αναγνώστες που θέλουν να μάθουν περισσότερα πρέπει να επισκεφθούν τις ακόλουθες πηγές:

• Δρ. Patrick M. Pilarski – Unite.AI Συνέντευξη
• BLINC Lab (Βιομηχανικά Άκρα για Βελτιωμένο Φυσικό Έλεγχο))
• Upper Bound AI Συνέδριο.
• Amii (Ινστιτούτο Μηχανικής Νοημοσύνης του Αλμπέρτα)