Roboty potrafią chodzić na własnych „nogach”, przenosić przedmioty czy nawet tańczyć, ale zwykle robią to dobrze tylko w laboratorium. Aby zaczęły poruszać się sprawnie także po mieszkaniu czy po ulicy, potrzebne są badania z użyciem sztucznej inteligencji. Będzie je prowadzić nowy zespół badawczy — Robotyka Interakcji Fizycznej — który powstał w IDEAS NCBR, ośrodku badawczo-rozwojowym w obszarze sztucznej inteligencji.
Słowo „robot” jest z nami już od ponad stu lat. Wymyślił je w 1920 r. czeski dramaturg inspirując się słowiańskim „robota”. Neologizm powstał na potrzeby sztuki, w której istoty przypominające ludzi wyręczały ich w pracach manualnych. Podobne podejście mieli późniejsi twórcy fantastyki — wymyślone przez nich roboty były zwykle kiepskie w komunikacji, ale dobrze radziły sobie z pracą fizyczną. Gdy wraz z rozwojem nauki zaczęliśmy konstruować prawdziwe roboty, okazało się, że ich zdolności przeczą oczekiwaniom. Dzisiaj jesteśmy w stanie pomylić chatbota czy voicebota z prawdziwą osobą, ale bardzo rzadko bierzemy fizycznego robota za człowieka.
Twórcom robotów niekoniecznie zależy jednak, by do złudzenia przypominały one ludzi. Ważniejsze jest, by potrafiły skutecznie wykonywać prace manualne i dzięki temu służyć pomocą nie tylko przy taśmie produkcyjnej, ale też w codziennych obowiązkach. W tym celu roboty powinny nauczyć się lepiej orientować w dynamicznym środowisku i poruszać po bardziej zróżnicowanym podłożu niż laboratoryjna podłoga.
Tu właśnie z pomocą robotyce przychodzi sztuczna inteligencja, w tym przypadku nazywana czasem fizyczną lub wcieloną inteligencją. – Moje spojrzenie na rozwój robotyki to jej ścisłe powiązanie z rozwojem AI. Najpierw modele opracowywane są teoretycznie, następnie testowane na zbiorach danych bądź w symulatorze. W kolejnym kroku robotycy próbują je żmudnie zaaplikować w robotach działających w rzeczywistym świecie. – mówi Krzysztof Walas, lider nowo powstałego zespołu badawczego w IDEAS NCBR.
Czym zajmie się zespół Robotyka Interakcji Fizycznej?
Nowy zespół badawczy będzie już 13. zespołem powstałym w IDEAS NCBR i czwartym, który swoje prace rozpoczyna w tym roku. Jego kierownikiem został dr inż. Krzysztof Walas, specjalista od robotyki z Politechniki Poznańskiej. Lokomocja robotów kroczących w nieustrukturyzowanych środowiskach będzie jednym z głównych obszarów zainteresowań nowego zespołu.
Chociaż roboty potrafią chodzić, skakać czy wykonywać salta w tył, czynności te są wykonywane głównie na stabilnym podłożu. Dążymy jednak do tego, aby roboty mogły wykonywać te zadania na różnych powierzchniach, wykorzystując kontakt całego ciała, a nie tylko stóp. Konieczność fizycznej interakcji jest szczególnie widoczna w zadaniach związanych z lokomocją robotów kroczących, a także w robotycznej manipulacji obiektami. W obu scenariuszach dogłębne zrozumienie fizyki kontaktu jest niezbędne do skutecznej interakcji z otoczeniem. W naszych badaniach chcemy rzucić wyzwanie obecnemu podejściu, które unika kontaktu z otoczeniem, oraz wykorzystywać wzrok i dotyk do percepcji i działania. – wyjaśnia Krzysztof Walas.
W pierwszej fazie badań zespół nie będzie samodzielnie budować robotów. Naukowcy będą korzystać z gotowych modeli robotów, aby rozwijać na nich algorytmy wspierane uczeniem maszynowym.
Na dalszych etapach prac powstaną dodatkowe komponenty fizyczne robotów przy wykorzystaniu druku 3D. Pozwoli to na prototypowanie rozwiązań związanych np. z chwytaniem bądź tworzenie nowych stóp dla robotów kroczących.
Po co nam lepiej widzące i sprawniej chodzące roboty?
Robotyka przez wiele lat koncentrowała się na unikaniu kontaktu robotów z otoczeniem, ponieważ taki kontakt postrzegany był jako potencjalnie niebezpieczny dla ludzi i maszyn. Jednak naukowiec z IDEAS NCBR podkreśla, że mimo wejścia robota w interakcję z otoczeniem bezpieczeństwo jest dla niego absolutnym priorytetem i chce tworzyć roboty (oraz sterujące nimi algorytmy), które nie będą szkodzić człowiekowi. Przywołuje w tym kontekście trzy prawa Asimova, które od kilkudziesięciu lat są podstawą robotyki i sprowadzają się do tego, że maszyny nie mogą dopuścić do sytuacji, w której człowiek doznałby krzywdy.
Wejście robota w pełną, fizyczną interakcję z otoczeniem jest zgodne z naszą wizją maszyn, które mają współpracować z ludźmi. Uwzględnienie parametrów fizycznych obiektów codziennego użytku jest kluczowe, aby pomóc człowiekowi w jego codziennych czynnościach. Możliwe zastosowania komercyjne wyników naszych przyszłych prac to systemy produkcyjne, które do tej pory trudno było zrobotyzować, bo stosowane systemy robotyczne nie uwzględniały aspektów fizycznych obiektów, którymi manipulują. Drugim z zastosowań jest lokomocja z wykorzystaniem robotów kroczących. Zyskają one lepszą wiedzę o parametrach fizycznych terenu, po którym się poruszają. Tutaj jako możliwe zastosowanie widzę użycie robotów w inspekcji obiektów przemysłowych, w akcjach ratowniczych, czy w roli asystentów w naszych codziennych czynnościach. Robotyczni asystenci byliby w stanie podążać za nami wszędzie. – opowiada Krzysztof Walas.
Nowy zespół badawczy w IDEAS NCBR zamierza korzystać z najnowocześniejszych narzędzi z szeroko pojętego obszaru AI, w tym uczenia maszynowego, zaawansowanego widzenia komputerowego, uczenia reprezentacji i przetwarzania sygnałów, ze szczególnym naciskiem na techniki nienadzorowane. Ich zastosowanie usprawni wykonywanie zadań przez roboty, aby umożliwić im bardziej wydajną interakcję ze światem.
