Šuoliai ir ribos: nepaprasta robotų judrumo pažanga

Kai Charlesas Rosenas, A.I. pradininkas, įkūręs SRI International dirbtinio intelekto centrą, buvo paprašytas sugalvoti pavadinimą pirmasis pasaulyje universalus mobilusis robotas, jis akimirką pagalvojo ir pasakė: „Na, kaip velniškai dreba, kai juda. Pavadinkime tai tik Shakey.

Kai kurie šios idėjos variantai persmelkė didžiąją dalį šiuolaikinės robotikos istorijos. Dažnai manome, kad robotai yra gremėzdiški mašinos, turinčios tokią pat malonę, kaip ateistų sekmadienio pietūs. Net mokslinės fantastikos filmuose robotai ne kartą buvo įsivaizduojami kaip nepadorūs kūriniai, kurie vaikšto lėtais, stabdančiais žingsniais.

Ta mintis tiesiog nebeatitinka tikrovės.

Neseniai grupė mokslininkų iš Dinaminės robotikos laboratorijos Oregono valstijoje paėmė vieną iš universiteto Cassie robotai, pora vaikštančių robotų kojų, panašių į apatines stručio galūnes, į sporto aikštę išbandyti naujausius laboratorijos „dvikojų eisenos“ algoritmus. Atsidūręs ten, robotas šokinėjo, ėjo, šuoliavo ir šuoliavo, sklandžiai perjungdamas kiekvieną judesio tipą, nereikėdamas sulėtinti greičio. Tai buvo įspūdinga demonstracija, kuri byloja apie dabartinių robotų kojomis judrumą – ypač kai reikia giliai mokytis.

„Paprastai, kai žmonės taiko gilų pastiprinimo mokymąsi robotikoje, jie naudoja atlygio funkcijas, kurios apsiriboja neuroniniu tinklu už tai, kad jis mėgdžioja atskaitos trajektoriją. Jonas Siekmannas, vienas iš projekto tyrėjų pasakojo „Digital Trends“. „Iš pradžių surinkti šią atskaitos trajektoriją gali būti gana sunku, o kai „bėgate“ atskaitos trajektorija, nėra labai aišku, ar galite ją panaudoti išmokdami „praleisti“ elgesį ar net „vaikščioti“ elgesį“.

OSU darbe komanda sukūrė atlygio paradigmą, kuri visiškai atmetė atskaitos trajektorijų idėją. Vietoj to, jis suskirsto laiko dalis į „fazes“, bausdamas robotą už tai, kad tam tikroje fazėje laiko konkrečią pėdą ant žemės, o leidžia tai daryti kituose taškuose. Tada neuroninis tinklas nustato „visus sudėtingus dalykus“, pvz., jungčių padėtį, kiek sukimo momento taikyti kiekvieną jungtį, kaip išlikti stabilus ir stačias – sukurti atlygiu pagrįstą dizaino paradigmą, leidžiančią tokiems robotams kaip Cassie išmokti beveik bet kokią dvikojį eiseną gamta.

Ateities numatymas

Be abejo, tai įspūdingas žygdarbis. Tačiau tai taip pat kelia didesnį klausimą: kaip Žemėje robotai tapo tokie judrūs? Nors vaizdo įrašų internete vis dar netrūksta rodantis griūvančius robotus kai viskas klostosi blogai, taip pat neabejotina, kad bendras kelias, kuriuo jie eina, veda į įspūdingai sklandų judėjimą. Kartą kilo mintis apie robotą, besisukantį kaip ponis arba atliekantį a tobula sportinė rutina būtų buvę tolima net filmui. 2020 m. ten pateks robotai.

Tačiau nuspėti šiuos pokyčius nėra lengva. Nėra paprasto Moore'o įstatymo tipo stebėjimo, kuris padėtų lengvai nustatyti kelią, kurį robotai eina nuo gremėzdiškų mašinų iki sklandžių operatorių.

Moore'o įstatymas remiasi Intel inžinieriaus Gordono Moore'o 1965 m. pastebėjimu, kad kas vienerius ar dvejus metus komponentų, kuriuos galima suspausti į integrinį grandyną, skaičius padvigubės. Nors reikia argumentuoti, kad mes dabar gali pasiekti ribas Moore'o dėsnio, tyrėjas, tarkime, 1991 m., ant voko galo realiai galėjo išsiaiškinti, kur kompiuterių galimybės, skaičiavimais, gali būti 2021 m. Robotams reikalai yra sudėtingesni.

„Nors Moore'o įstatymas stulbinamai gerai numatė skaičiavimo galios tendencijas, Kojų robotų tendencija yra tarsi žiūrėjimas į krištolinį rutulį“, – vyriausiasis technologijų vadovas Christianas Gehringas pareigūnas pas ANYbotics AG, Šveicarijos įmonė, gaminanti robotus su kojomis, kurie jau naudojami tokioms užduotims kaip autonomiškai tikrina jūrines energijos platformas, pasakojo „Digital Trends“. „Iš esmės robotai su kojomis yra labai integruotos sistemos, pagrįstos daugybe skirtingų technologijų, tokių kaip energijos kaupimas, jutimas, veikimas, skaičiavimas, tinklų kūrimas ir intelektas.

Dėl šios skirtingų technologijų, veikiančių kartu, pažangos šiandieniniai robotai yra tokie galingi. Tai taip pat daro juos sunkiai nuspėjamus būsimos plėtros planuose. Norint sukurti tokius robotus, kokių norėtų robotikai, reikia pažangos kuriant mažos ir lengvos baterijos, jutimo ir suvokimo galimybės, korinis ryšys ir kt. Visa tai turės dirbti kartu su pažanga tokiose srityse kaip gilus mokymasis A.I. sukurti įvairių mašinų, kurios visam laikui išstums gremėzdiškų mokslinės fantastikos robotų, kuriuos žiūrėdami užaugome, vaizdus televizorius.

Mažesnis, pigesnis, geresnis

Geros naujienos yra tai, kad tai vyksta. Nors Moore'o dėsnis lemia programinės įrangos pažangą, esminius aparatinės įrangos komponentus yra vis mažėja ir pigėja. Tai nėra taip tvarkinga, kaip Gordono Moore'o formuluotė, bet tai vyksta.

„Net su mūsų Atreus mokslo demonstratorius [robotas] prieš šešerius ar aštuonerius metus mūsų varikliams paleisti galios stiprintuvai buvo šios trijų svarų plytos; jie buvo dideli“, – Jonathanas Hurstas, vienas iš įkūrėjų Agility robotika, kuri sukonstravo minėtą Cassie robotą, pasakojo „Digital Trends“. „Nuo to laiko turime šiuos mažus, mažyčius stiprintuvus, kurie turi tą patį srovės kiekį, tą patį įtampos kiekį ir leidžia labai gerai valdyti mūsų variklių sukimo momentą. Ir jie yra maži – tik 1,5 colio ir pusės colio aukščio ar kažkas panašaus. Turime 10 tokių apie Cassie. Tai prideda. Turite trijų svarų plytą, kurios dydis yra šeši coliai x keturi coliai x keturi coliai, palyginti su galbūt pora uncijų, kurios yra colis x du coliai. Tai labai skiriasi nuo tokių dalykų kaip galios elektronika.

Hurstas sakė manantis, kad robotai su kojomis vis dar yra ankstyvosiose stadijose, kad taptų visur. technologijos, kurios gali ne tik judėti natūralistiniu būdu kaip žmonės, bet ir sklandžiai veikti kartu juos. Kai kurie iš šių iššūkių neapsiribos mielomis (bet nepaprastai įspūdingomis) demonstracinėmis versijomis, pavyzdžiui, priversti robotus suktis kaip ponius. Tačiau neabejotinai svarbus žingsnis yra sukurti išmanesnius įrenginius, galinčius valdyti įvairius judesius ir būti patikimais, kad jie veiktų realiame pasaulyje.

Tai žingsnis (arba žingsniai), kad vaikščiojantys robotai nuolat tobulėja.

Redaktorių rekomendacijos

• Egzoskeletai su autopilotu: žvilgsnis į artimiausią nešiojamos robotikos ateitį
• Ar gerai „StarCraft“? DARPA nori treniruoti karinius robotus jūsų smegenų bangomis
• Naujasis MIT robotas gali žaisti visų mėgstamą blokų krovimo žaidimą „Jenga“.
• Povandeninis šokinėjimo robotas demonstruoja nuostabius gamtos įkvėptus šokinėjimo sugebėjimus
• Minkšta robotų ranka suteikia mokslininkams naują sukibimą su giliavandenių gyvybės atžvilgiais