Lēcieni un robežas: Robotu veiklības satriecošais progress

Kad Čārlzs Rozens, A.I. pionieri, kurš nodibināja SRI International mākslīgā intelekta centru, tika lūgts izdomāt nosaukumu pasaulē pirmais vispārējas nozīmes mobilais robots, viņš brīdi padomāja un tad teica: “Nu, tas kā elli kratās, kad kustas. Sauksim to tikai par Šekiju.

Dažas šīs idejas variācijas ir pārņēmušas lielu daļu mūsdienu robotikas vēstures. Mēs bieži domājam, ka roboti ir neveiklas mašīnas, kurām ir tikpat daudz pieklājības kā ateistu svētdienas pusdienās. Pat zinātniskās fantastikas filmas vairākkārt ir iztēlojušās robotus kā neglītus radījumus, kas staigā lēniem, apturošiem soļiem.

Šī ideja vienkārši vairs neatbilst realitātei.

Nesen pētnieku grupa no Oregonas štata Dinamiskās robotikas laboratorijas veica vienu no universitātes Kasijas roboti, staigājošu robotu kāju pāris, kas atgādina strausa apakšējās ekstremitātes, uz sporta laukumu, lai izmēģinātu laboratorijas jaunākos “divkāju gaitas” algoritmus. Nokļuvis tur, robots lēca, gāja, griezās un auļoja, nemanāmi pārslēdzoties starp katru kustību veidu, nesamazinot ātrumu. Tā bija iespaidīga demonstrācija, kas liecina par pašreizējo kāju robotu veiklību — it īpaši, ja ir iesaistīta neliela uz mācīšanos balstīta apmācība.

"Parasti, kad cilvēki izmanto padziļinātu pastiprināšanas mācīšanos robotikā, viņi izmanto atalgojuma funkcijas, kuru mērķis ir atalgot neironu tīklu par to, ka tie precīzi atdarina atsauces trajektoriju." Džons Sīkmans, viens no projekta pētniekiem pastāstīja Digital Trends. "Šīs atsauces trajektorijas apkopošana, pirmkārt, var būt diezgan sarežģīta, un, tiklīdz esat "skrien" atsauces trajektorija, nav īsti skaidrs, vai to var izmantot arī, lai iemācītos “izlaist” uzvedību vai pat “staigāt” uzvedība."

OSU darbā komanda izveidoja atlīdzības paradigmu, kas pilnībā atcēla ideju par atsauces trajektorijām. Tā vietā tas sadala laika gabalus “fāzēs”, sodot robotu par to, ka noteiktā fāzē atrodas noteikta pēda uz zemes, vienlaikus ļaujot tam to darīt citos punktos. Pēc tam neironu tīkls izdomā "visu sarežģīto lietu" — piemēram, pozīciju, kādā jābūt locītavām, cik lielu griezes momentu jāpieliek katrā savienojumā, kā palikt stabilam un taisnam — lai izveidotu uz atalgojumu balstītu dizaina paradigmu, kas robotiem, piemēram, Kesijai, ļauj viegli apgūt gandrīz jebkuru divkāju gaitu, kas atrodama daba.

Nākotnes prognozēšana

Tas, protams, ir iespaidīgs varoņdarbs. Bet tas rada arī lielāku jautājumu: kā uz Zemes roboti kļuva tik veikli? Lai gan joprojām netrūkst video tiešsaistē rāda, ka roboti sabrūk kad lietas noiet greizi, nav šaubu, ka kopējais ceļš, pa kuru viņi iet, virzās uz iespaidīgi gludu pārvietošanos. Reiz ideja par robotu, kas traucas kā ponijs vai veic a ideāla sporta rutīna pat filmai būtu bijis tāls ceļš. 2020. gadā tur nonāks roboti.

Tomēr paredzēt šos sasniegumus nav viegli. Nav vienkārša Mūra likuma tipa novērojuma, kas ļautu viegli noteikt ceļu, ko roboti veic no neveiklām mašīnām līdz gludiem operatoriem.

Mūra likums attiecas uz Intel inženiera Gordona Mūra novērojumu 1965. gadā, ka ik pēc viena līdz diviem gadiem to komponentu skaits, kurus var saspiest integrālajā shēmā, dubultosies. Lai gan ir jāizsaka arguments, ka mēs tagad var sasniegt robežas Mūra likuma pētnieks, teiksim, 1991. gadā, uz aploksnes aizmugures varētu reāli noskaidrot, kur datora iespējas varētu būt aprēķinu ziņā 2021. gadā. Robotiem lietas ir sarežģītākas.

"Lai gan Mūra likums pārsteidzoši labi prognozēja skaitļošanas jaudas tendenci, prognozējot Kāju robotu tendence ir kā skatīšanās kristāla bumbiņā,” Kristians Gerings, galvenais tehnoloģiju vadītājs virsnieks plkst ANYbotics AG, Šveices uzņēmums, kas ražo robotus ar kājām, kas jau tiek izmantoti tādiem uzdevumiem kā autonomi pārbaudot jūras enerģijas platformas, stāstīja Digital Trends. "Būtībā roboti ar kājām ir ļoti integrētas sistēmas, kas balstās uz daudzām dažādām tehnoloģijām, piemēram, enerģijas uzkrāšanu, sensoru, darbību, skaitļošanu, tīklu veidošanu un intelektu."

Tieši sasniegumi šajā dažādu tehnoloģiju sajaukumā, kas darbojas kopā, padara mūsdienu robotus tik jaudīgus. Tas arī padara tos grūti prognozējamus, ciktāl tas attiecas uz turpmākās attīstības ceļvedi. Lai izveidotu tādus robotus, kādus vēlētos robotiķi, ir jāpanāk progress to izveidē mazas un vieglas baterijas, sensoru un uztveres iespējas, šūnu sakari un daudz kas cits. Visiem tiem būs jāstrādā kopā ar sasniegumiem tādās jomās kā A.I. lai izveidotu dažādu veidu mašīnas, kas uz visiem laikiem izraidīs neveiklu zinātniskās fantastikas robotu attēlus, kurus mēs uzaugām skatoties TV.

Mazāks, lētāks, labāks

Labā ziņa ir tā, ka tas notiek. Lai gan Mūra likums nodrošina progresu programmatūras pusē, būtiski aparatūras komponenti ir kļūst mazāks un lētāks. Tas nav tik veikls kā Gordona Mūra formulējums, bet tas notiek.

“Pat ar mūsu Atreus zinātnes demonstrētājs [robots] pirms sešiem vai astoņiem gadiem mūsu motoru darbināšanai izmantotie jaudas pastiprinātāji bija trīs mārciņas smagie ķieģeļi; tie bija lieli,” Džonatans Hērsts, uzņēmuma līdzdibinātājs Agility Robotika, kas uzbūvēja iepriekš minēto Cassie robotu, pastāstīja Digital Trends. “Kopš tā laika mēs esam ieguvuši šos mazos, niecīgos pastiprinātājus, kuriem ir vienāds strāvas daudzums, tāds pats spriegums un tie ļauj mums ļoti labi kontrolēt mūsu motoru griezes momentu. Un tie ir niecīgi — tikai collu reiz divas collas un puscollu augstas vai kaut kas tamlīdzīgs. Mums ir 10 no tiem par Kasiju. Tas summējas. Jums ir trīs mārciņas smags ķieģelis, kura izmērs ir sešas collas reiz četras collas četras collas, salīdzinot ar varbūt pāris uncēm, kas ir colla reiz divas collas. Tam ir lielas atšķirības attiecībā uz tādām lietām kā jaudas elektronika.

Hērsts sacīja, ka uzskata, ka roboti ar kājām joprojām ir sava ceļa sākumposmā, lai kļūtu visuresoši. tehnoloģijas, kas var ne tikai pārvietoties naturālistiskā veidā kā cilvēki, bet arī darboties nevainojami līdzās viņiem. Daži no šiem izaicinājumiem pārsniegs jaukas (bet ārkārtīgi iespaidīgas) demonstrācijas, piemēram, liekot robotiem griezties kā ponijiem. Taču gudrāku iekārtu izveide, kas spēj apgūt dažāda veida kustības un kurām var uzticēties darbībai reālajā pasaulē, noteikti ir svarīgs solis.

Tas ir solis (vai soļi), ka staigājošie roboti vienmēr kļūst labāki un labāki.

Redaktoru ieteikumi

• Eksoskeleti ar autopilotu: ieskats valkājamās robotikas tuvākajā nākotnē
• Vai padodas StarCraft? DARPA vēlas apmācīt militāros robotus ar jūsu smadzeņu viļņiem
• MIT jaunais robots var spēlēt ikviena iecienītāko bloku sakraušanas spēli Jenga
• Zemūdens lecošais robots demonstrē pārsteidzošas dabas iedvesmotas lēciena spējas
• Mīkstā robotu roka sniedz zinātniekiem jaunu satvērienu par dziļjūras dzīvi