Робот учится понимать себя без помощи человека

Инженеры Колумбийского университета создали первого робота, который может научиться моделировать свое тело с нуля 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 может автоматически распознавать и компенсировать повреждения своего тела.

Роботическая рука была помещена внутрь круга из пяти потоковых видеокамер, и робот смотрел на себя через камеры, пока он двигался и изгибался свободно. Он двигался и изгибался, чтобы узнать, как его тело двигалось в ответ на разные команды двигателя, и после трех часов он finally остановился. Внутренная 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 творческих 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 робота 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.

Потенциальные применения и достижения

Позволяя роботам моделировать себя без помощи человека, эксперты могут добиться широкого спектра достижений. Например, это экономит труд и позволяет роботу контролировать свой износ, обнаруживать и компенсировать любые повреждения. Авторы утверждают, что эта способность поможет автономным системам стать более само-зависимыми. Одним из примеров, которые они приводят, является фабричный робот, который может использовать эту способность, чтобы обнаружить, что что-то не движется правильно, прежде чем вызвать помощь.

Боян Чен – первый автор исследования. Он возглавлял работу и сейчас является помощником профессора в Университете Дьюка.

“У нас, людей, явно есть представление о себе”, – сказал Чен. “Закройте глаза и попытайтесь 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 нашего ближайшего окружения 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 робот, животное или человек имеет точную 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 человеческим, но вы должны начать с чего-то. Мы должны двигаться медленно и осторожно, чтобы мы могли получить выгоду, минимизируя риски”.