Salturi și limite: progresul vertiginos al agilității robotului

Când Charles Rosen, A.I. pionierul care a fondat Centrul de Inteligență Artificială al SRI International, a fost rugat să vină cu un nume pentru primul robot mobil de uz general din lume, s-a gândit o clipă și apoi a spus: „Păi, tremură ca naiba când se mișcă. Să-i spunem Shakey.”

O anumită variație a acestei idei a pătruns în mare parte din istoria roboticii moderne. Roboții, presupunem adesea, sunt niște mașini neplăcute, cu la fel de multă grație ca prânzul de duminică al unui ateu. Chiar și filmele științifico-fantastice și-au imaginat în mod repetat roboții ca pe niște creații neplăcute care merg cu pași lenți și opritori.

Acea idee pur și simplu nu se mai aliniază cu realitatea.

Recent, un grup de cercetători de la Laboratorul de robotică dinamică din Oregon State a luat unul dintre roboți Cassie, o pereche de picioare de robot care seamănă cu extremitățile inferioare ale unui struț, la un teren de sport pentru a încerca cei mai noi algoritmi de „mers biped” ai laboratorului. Odată ajuns acolo, robotul a țopăit, a mers, a galopat și a galopat, comutând fără probleme între fiecare tip de mișcare, fără a fi nevoie să încetinească. A fost o demonstrație impresionantă și una care vorbește despre agilitatea roboților actuali cu picioare – mai ales atunci când este implicată un pic de antrenament bazat pe învățarea profundă.

„De obicei, atunci când oamenii aplică învățarea de întărire profundă roboticii, ei folosesc funcții de recompensă care se reduc la recompensarea rețelei neuronale pentru a imita îndeaproape o traiectorie de referință.” Jonah Siekmann, unul dintre cercetătorii proiectului, a declarat pentru Digital Trends. „Colectarea acestei traiectorii de referință, în primul rând, poate fi destul de dificilă și, odată ce ai „alergare” traiectorie de referință, nu este foarte clar dacă o puteți folosi și pentru a învăța un comportament de „sărit” sau chiar un „mers” comportament."

În munca OSU, echipa a creat o paradigmă de recompensă care a eliminat complet ideea traiectoriilor de referință. În schimb, împarte bucăți de timp în „faze”, penalizând robotul pentru că are un anumit picior pe sol în timpul unei anumite faze, permițându-i în același timp să facă acest lucru în alte puncte. Rețeaua neuronală își dă seama apoi „toate lucrurile grele” - cum ar fi poziția în care ar trebui să fie articulațiile, cât de mult cuplu trebuie aplicat la fiecare articulație, cum să să rămână stabil și vertical — pentru a crea o paradigmă de proiectare bazată pe recompense, care să faciliteze roboților precum Cassie să învețe despre orice mers biped găsit în natură.

Prezicerea viitorului

Este o performanță impresionantă, desigur. Dar aduce și o întrebare mai amplă: cum naiba au devenit roboții atât de agili? Deși încă nu lipsesc videoclipurile online arătând roboți care se prăbușesc atunci când lucrurile merg prost, nu există nicio îndoială că drumul general pe care se află este unul care se îndreaptă către o locomoție impresionant de lină. Odată ce a venit ideea unui robot care galopează ca un ponei sau care face un o rutină atletică perfectă ar fi fost exagerat chiar și pentru un film. În 2020, roboții ajung acolo.

Cu toate acestea, anticiparea acestor progrese nu este ușoară. Nu există o observație simplă, de tipul Legii lui Moore, care să faciliteze trasarea drumului pe care roboții o parcurg de la mașinile greoaie la operatorii neted.

Legea lui Moore se referă la observația făcută de inginerul Intel Gordon Moore în 1965 că, la fiecare unul sau doi ani, numărul de componente care ar putea fi strânse într-un circuit integrat se va dubla. Deși există un argument de făcut că noi poate ajunge acum la limite din Legea lui Moore, un cercetător din, să zicem, 1991 ar putea să descopere în mod realist, pe spatele unui plic, unde ar putea fi capabilitățile computerului, în termeni de calcule, în 2021. Lucrurile sunt mai complexe pentru roboți.

„Chiar dacă Legea lui Moore a prognozat tendința puterii de calcul uimitor de bine, prognozând o tendința roboților cu picioare este ca și cum ați privi o minge de cristal”, Christian Gehring, șef tehnologie ofiter la ANYbotics AG, o companie elvețiană care produce roboți cu picioare care sunt deja utilizați pentru sarcini precum inspectarea autonomă a platformelor energetice offshore, a spus Digital Trends. „În esență, roboții cu picioare sunt sisteme foarte integrate care se bazează pe multe tehnologii diferite, cum ar fi stocarea energiei, detectarea, acțiunea, calculul, rețelele și inteligența.”

Progresele în această combinație de tehnologii diferite care lucrează împreună fac roboții de astăzi atât de puternici. De asemenea, este ceea ce îi face dificil de prezis în ceea ce privește foaia de parcurs a dezvoltării viitoare. Pentru a construi tipurile de roboți pe care și-ar dori robotiștii, trebuie să existe progrese în crearea de baterii mici și ușoare, capabilități de detectare și percepție, comunicații celulare și multe altele. Toate acestea vor trebui să funcționeze împreună cu progresele în domenii precum dee learning A.I. pentru a crea tipuri de mașini care vor alunga pentru totdeauna imaginile roboților științifico-fantastici la care am crescut vizionarea TELEVIZOR.

Mai mic, mai ieftin, mai bun

Vestea bună este că se întâmplă. În timp ce Legea lui Moore duce la progrese pe partea de software, componente hardware esențiale sunt tot mai mic și mai ieftin. Nu este la fel de clar ca formularea lui Gordon Moore, dar se întâmplă.

„Chiar și cu a noastră Demonstrator științific Atreus [robot] de acum șase sau opt ani, amplificatoarele de putere pentru a rula motoarele noastre erau aceste cărămizi de trei kilograme; au fost mari”, Jonathan Hurst, co-fondator al Robotică de agilitate, care a construit robotul Cassie menționat mai sus, a declarat pentru Digital Trends. „De atunci, avem aceste amplificatoare mici, mici, care au aceeași cantitate de curent, aceeași cantitate de tensiune și ne oferă un control foarte bun asupra cuplului de ieșire al motoarelor noastre. Și sunt mici - doar un inch pe doi inci pe o jumătate de inch înălțime sau ceva de genul ăsta. Avem 10 dintre ele pe Cassie. Asta se adaugă. Aveți o cărămidă de trei lire sterline care are șase inci pe patru inci pe patru inci față de poate câteva uncii care este un inch pe două inci. Face o mare diferență cu lucruri precum electronica de putere.”

Hurst a spus că crede că roboții cu picioare sunt încă în primele etape ale drumului lor spre a deveni omniprezent. tehnologii care nu numai că se pot mișca într-un mod naturalist precum oamenii, ci și funcționează perfect împreună lor. Unele dintre aceste provocări vor depăși cu mult demonstrațiile drăguțe (dar extrem de impresionante), cum ar fi a face roboții să galopeze ca poneii. Dar construirea de mașini mai inteligente, care pot stăpâni diferite tipuri de mișcare și care pot avea încredere că funcționează în lumea reală, este cu siguranță un pas important.

Este un pas (sau pași) în care roboții care merg pe jos devin din ce în ce mai buni în permanență.

Recomandările editorilor

• Exoschelete cu pilot automat: O privire asupra viitorului apropiat al roboticii purtabile
• Bun la StarCraft? DARPA vrea să antreneze roboți militari cu undele tale cerebrale
• Noul robot al MIT poate juca jocul de blocare preferat al tuturor, Jenga
• Robotul săritor subacvatic prezintă abilități uimitoare de sărituri inspirate din natură
• Mâna robotică moale le oferă oamenilor de știință o nouă aderență asupra vieții de adâncime