Робот учится понимать себя без помощи человека

Инженеры Колумбийского университета школы инженерии и прикладных наук создали первого робота, который может выучить модель своего整个 тела с нуля, все без помощи человека.

Исследование было опубликовано в Science Robotics.

Обучение робота

Исследователи показали, как робот может создать кинематическую модель себя и использовать само-модель для планирования движения, достижения целей и избегания препятствий в широком диапазоне ситуаций. Он также мог автоматически распознавать и компенсировать повреждения своего тела.

Роботическая рука была размещена внутри круга из пяти видеокамер, и робот смотрел на себя через камеры, пока он извивался свободно. Он двигался и изгибался, чтобы узнать точно, как его тело движется в ответ на разные команды двигателя, и после трех часов он наконец остановился. Внутренняя глубокая нейронная сеть робота затем завершила обучение отношения между действием робота и занимаемым объемом в его окружении.

Ход Липсон – профессор механической инженерии и директор лаборатории креативных машин Колумбийского университета.

“Мы были действительно любопытны, чтобы увидеть, как робот представляет себя”, – сказал Липсон. “Но вы не можете просто заглянуть в нейронную сеть, это черный ящик”.

Исследователи работали над несколькими методами визуализации, прежде чем само-образ постепенно появился.

“Это был своего рода мягко мерцающий облако, которое, казалось, охватывало трехмерное тело робота”, – продолжил Липсон. “Когда робот двигался, мерцающее облако мягко следовало за ним”.

Само-модель робота была точной до примерно 1% его рабочего пространства.

https://www.youtube.com/watch?v=3jbBEMfZTSg

Потенциальные применения и достижения

Позволяя роботам создавать модели себя без помощи человека, эксперты могут достичь широкого диапазона достижений. Во-первых, это экономит труд и позволяет роботу контролировать свой износ, обнаруживая и компенсируя любые повреждения. Авторы утверждают, что эта способность поможет автономным системам стать более само-зависимыми. Одним из примеров, который они приводят, является фабричный робот, который мог бы использовать эту способность, чтобы обнаружить, что что-то не движется правильно, прежде чем вызвать помощь.

Боюань Чен – первый автор исследования. Он возглавил работу и сейчас является доцентом в Университете Дьюка.

“У нас, людей, явно есть представление о себе”, – сказал Чен. “Закройте глаза и попробуйте представить, как ваше собственное тело будет двигаться, если вы совершите некоторое действие, такое как вытянуть руки вперед или сделать шаг назад. Где-то внутри нашего мозга у нас есть представление о себе, само-модель, которая информирует нас о том, какой объем нашей непосредственной среды мы занимаем, и как этот объем меняется, когда мы двигаемся”.

Липсон работал в течение многих лет, чтобы найти новые способы дать роботам некоторую форму этого само-сознания.

“Само-моделирование – это примитивная форма само-сознания”, – объяснил он. “Если у робота, животного или человека есть точная само-модель, он может функционировать лучше в мире, он может принимать лучшие решения, и у него есть эволюционное преимущество”.

Исследователи признали различные ограничения и риски, связанные с предоставлением машинам автономии через само-сознание, и Липсон подчеркивает, что конкретный тип само-сознания в этом исследовании “тривиален по сравнению с тем, что у людей, но вы должны начать с чего-то. Мы должны двигаться медленно и осторожно, чтобы мы могли получить пользу, минимизируя риски”.