Λάουρα Πέτριχ, Φοιτήτρια Διδάκτωρ στη Ρομποτική και τη Μηχανική Μάθηση – Σειρά Συνεντεύξεων

Η Λάουρα είναι目前 φοιτήτρια διδάκτωρ στο Τμήμα Πληροφορικής υπό την εποπτεία του Δρ. Patrick Pilarski και του Δρ. Matthew E. Taylor. Έλαβε το πτυχίο B.Sc. με τιμητικές διακρίσεις στο Τμήμα Πληροφορικής από το Πανεπιστήμιο του Αλμπέρτα το 2019 και το μεταπτυχιακό δίπλωμα M.Sc. στο Τμήμα Πληροφορικής από το Πανεπιστήμιο του Αλμπέρτα το 2022. Τα ερευνητικά της ενδιαφέροντα περιλαμβάνουν τη βελτιστοποίηση ενίσχυσης, την αλληλεπίδραση ανθρώπου-ρομπότ, τη βιομηχανική και τη ρομποτική βοήθειας. 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 στην ετήσια διάσκεψη Upper Bound για την τεχνητή νοημοσύνη που διεξάγεται στο Εντμοντόν, AB και φιλοξενείται από το Amii (Αλμπέρτα Ινστιτούτο Μηχανικής Νοημοσύνης).

Τι σας έκανε να ενδιαφερθείτε αρχικά για την πληροφορική;

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

Πώς καταλάβατε ότι η βοηθητική τεχνολογία ήταν η δική σας αγάπη για να μπείτε;

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. Έτσι, μου φάνηκε λογικό να συνδυάσω την αγάπη μου για την εργασία με αυτά τα συστήματα ρομποτικής με την επιθυμία μου να βοηθήσω τους ανθρώπους. Η βοηθητική τεχνολογία ταιριάζει ακριβώς σε αυτόν τον χώρο.

Μπορείτε να ορίσετε τη μηχανική για το κοινό μας;

Θα ήταν σαν οτιδήποτε μέσα στη σφαίρα της ρομποτικής όπου έχετε αυτά τα συστήματα υλικού, και μπορείτε να τα ελέγχετε για να επιφέρετε αλλαγή στο περιβάλλον.

Ποια είναι κάποια από τις διαφορετικές περιπτώσεις χρήσης που έχετε δουλέψει 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. Έτσι, έχουμε αυτά τα έξυπνα ρομποτικά συσκευές που μπορείτε να ελέγχετε μέσω μυοηλεκτρικών σημάτων, και η κύρια περίπτωση χρήσης είναι πώς να ελέγξουμε αυτά τα άκρα προθέσεων που είναι τώρα συνδεδεμένα με το ανθρώπινο σώμα για να κάνουμε αυτό που ο χρήστης θέλει.

Πόσο καιρό έχετε δουλέψει σε αυτό συγκεκριμένα;

Μόλις ξεκίνησα το διδακτορικό μου τον Ιανουάριο. Έκανα το μεταπτυχιακό μου στην ομάδα ρομποτικής και οπτικής του Πανεπιστημίου του Αλμπέρτα, όπου εργάστηκα στη ρομποτική χειρισμό με ρομποτικά βραχίονες.

Μόλις τώρα μπαίνω στον κόσμο των προθέσεων.

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

Με αυτά τα έξυπνα ρομποτικά συσκευές, πάντα κρατάμε την ασφάλεια πρώτη και στο προσκήνιο. Αυτό είναι πάντα αυτό που σκεφτόμαστε πρώτα, γιατί αυτά τα συσκευές είναι συνδεδεμένα με ένα ανθρώπινο σώμα. Έτσι, 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 λέμε “Νομίζω ότι θέλετε να κάνετε αυτό”, αλλά αυτοί πάντα έχουν τον τελικό έλεγχο για αυτό που συμβαίνει. Έτσι, 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 μηχανική μάθηση για να προσαρμοστεί στον εγκέφαλο. Μπορείτε να συζητήσετε τις απόψεις σας για αυτό;

Ναι. Έτσι, θέλουμε να χτίσουμε συστήματα συνεχούς μάθησης για να τρέχουν σε αυτά τα συσκευές. Έτσι, είναι όλα για την αντιστοίχιση των σημάτων από τον χρήστη, που στην περίπτωσή μας θα ήταν σημάδια EMG. Έτσι, επιφανειακά EMG, βάζετε ηλεκτρόδια στα υπολοιπόμενα μυς που έχει ο χρήστης, και στη συνέχεια τι κάνετε με αυτά τα εισερχόμενα σήματα; Έτσι, θέλουμε να τα αντιστοιχίσουμε σε ρομποτική κίνηση, σωστά; Θέλετε να ανοίξετε το χέρι; Θέλετε να κλείσετε το χέρι; Πρώτα πρέπει να αποφασίσουμε πώς θα κάνουμε αυτό το πρόβλημα αντιστοίχισης, και εκεί είναι που η μηχανική μάθηση παίζει τον ρόλο της.

Έχετε συστήματα αναγνώρισης προτύπων, έτσι ώστε να μπορούμε να προβλέψουμε τι συμβαίνει με την ενεργοποίηση του συγκεκριμένου μυός. Θέλουμε να συνεχίσουμε να μαθαίνουμε και να προσαρμοζόμαστε με την πάροδο του χρόνου. Μπορείτε να σκεφτείτε ότι, π.χ., οι μύες σας τώρα. Αν πήγατε στο γυμναστήριο, η μορφή του μυός σας αλλάζει. Έτσι, πρέπει να εκπαιδεύσουμε ένα νέο μοντέλο μηχανικής μάθησης; Όχι. Θέλουμε τη συσκευή και τα στοιχεία της μηχανικής μάθησης να προσαρμοστούν στον άνθρωπο με την πάροδο του χρόνου καθώς περνούν από αλλαγές ή καθώς η πρόθεσή τους αλλάζει.

Τι είδους χρονοδιάγραμμα νομίζετε ότι θα είναι μέχρι να δούμε αυτά στην πραγματική ζωή;

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

Θα ήταν απίστευτο. Και ποια είναι η όρασή σας για το μέλλον της βοηθητικής ρομποτικής, π.χ. σε ένα χρονοδιάγραμμα 10 ή 20 ετών;

Οραματίζομαι έναν κόσμο όπου τα άτομα που θα ήθελαν να έχουν ένα πρόσθετο άκρο για χρήση στην καθημερινή τους ζωή θα μπορούσαν να το χρησιμοποιήσουν με τον ίδιο τρόπο που χρησιμοποιούμε τα χέρια μας. Έτσι, να το κάνουμε αξιόπιστο, να το κάνουμε直觉, να το κάνουμε εύχρηστο, αυτό είναι αυτό που θα ήθελα.

Και βλέπετε ένα προσωπικό μέλλον όπου ένα μικρότερο άτομο θα είχε ένα μικρότερο πρόσθετο;

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 μέρος σας. Έτσι, αυτό μας οδηγεί στη προσωπική και ατομική φροντίδα υγείας. Αυτά τα πρόσθετα άκρα θα πρέπει να διαμορφωθούν και να προσαρμοστούν στο άτομο που θα τα χρησιμοποιήσει, τουλάχιστον κατά την γνώμη μου. Ήδη βλέπουμε αυτό. Τώρα, όταν πηγαίνετε, π.χ., στο Νοσοκομείο Αποκατάστασης Glenrose στο Εντμοντόν, και σας τοποθετούν ένα νέο πρόσθετο, λαμβάνουν τρισδιάστατη μοντελοποίηση του υπολοιπόμενου άκρου σας και προσωπικοποιούν την προσαρμογή του προθέματος σας σε σας. Έτσι, ήδη βλέπουμε αυτό να συμβαίνει, και για αυτά τα έξυπνα συσκευές, θα είναι ακόμη περισσότερο.

Έτσι, θα είναι προσωπικά τρισδιάστατα εκτυπωμένα, πιθανώς, για τον χρήστη.

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

Και πόσο χρόνο χρειάζεται ένας χρήστης για 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 για το άτομο μέσα σε μια περίοδο 5, 10 λεπτών. Αυτό θα ήταν ένας στόχος μας.

Μόλις επιτύχετε αυτό, τι θα ήθελε να δουλέψει επόμενο;

Ένα μεγάλο μέρος της έρευνάς μου είναι επίσης η συνεργασία με το τμήμα ανατομίας του Πανεπιστημίου του Αλμπέρτα, και είμαι απολύτως ενθουσιασμένος με το πώς, ως άνθρωποι, χειριζόμαστε τον κόσμο γύρω μας. Έτσι, όλα που έχουν να κάνουν με το ανθρώπινο άνω άκρο. Έτσι, τα χέρια και τα χέρια μας είναι απολύτως ενθουσιαστικά. Έτσι, θα ήθελα να εστιάσω όλες τις προσπάθειές μου στα ανώτερα άκρα προθέσεων και να τα κάνω πραγματικά χρήσιμα για τους ανθρώπους στον πραγματικό κόσμο.

Σε ποιο 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 για να λυθεί. Ενώ, για το άνω άκρο, πρέπει να μπορέσετε να χειριζόμαστε αντικείμενα στο 3D χώρο, έχετε πολύ περισσότερες ελευθερίες. Αν σκεφτείτε, αν κλείσετε τα μάτια σας και φτάσετε, ακόμη και τώρα μπορείτε να δείτε τον κόσμο γύρω σας μέσω των χεριών σας. Έτσι, έχουμε αυτά τα θαυμάσια αισθητήρια όργανα που μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε για να εξερευνήσουμε το περιβάλλον. Έτσι, να μπορέσουμε να δώσουμε αυτό πίσω στην ιατρική κοινότητα μέσω προθέσεων, νομίζω, θα ήταν απίστευτο.

Μπορείτε να μοιραστείτε πώς τραβήξατε έμπνευση από ανατομικές μελέτες;

Έχω δουλέψει με τον Δρ. Pierre Lemelin στο τμήμα ανατομίας του Πανεπιστημίου του Αλμπέρτα για τα τελευταία πέντε χρόνια. Ελπίζω ότι μέσω της μελέτης της ανθρώπινης ανατομίας και της κατανόησης του πώς χειριζόμαστε αντικείμενα στο περιβάλλον, ποια είναι τα νευρικά μας μονοπάτια, ποιοί μύες ενεργοποιούνται, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτή την γνώση για να βελτιώσουμε, πρώτα από όλα, τη δομή των προθέσεων.

Υπάρχουν μικρά μέρη στην πραγματική σχεδίαση του προθέματος που μπορούμε να αλλάξουμε και θα δούμε μια τεράστια αύξηση της λειτουργικότητας; Αλλά και, τα υποκείμενα συστήματα ελέγχου, πώς τα χρησιμοποιούμε. Αν μπορούμε να κατανοήσουμε ποια νεύρα ενεργοποιούνται, όταν σκεφτόμαστε “Άνοιξε το χέρι μου”, τότε μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτό για να προβλέψουμε τι θέλει ο χρήστης να κάνει με το πρόσθετό του και στη συνέχεια να επιτύχουμε αυτή την κίνηση στη ρομποτική συσκευή.

Ευχαριστώ για την απίστευτη συνέντευξη, οι αναγνώστες που θέλουν να μάθουν περισσότερα πρέπει να επισκεφθούν τους ακόλουθους πόρους:

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