Sztuka naśladownictwa opanowana przez roboty. Co potrafią maszyny?

Nie od dziś wiadomo, że jeżeli celem jest stworzenie zręcznej maszyny, to trzeba ją po prostu cierpliwie nauczyć metodą prób i błędów. Problem w tym, że komputery uczą się wolno. Programy szachowe są znacznie lepsze od ludzi, owszem, jednak kto wie, jak dobry byłby ludzki szachista po kilkuset milionach partii? 

Robot kontra tysiąc zadań w 17 godzin

W przypadku robotyki nauczenie nawet najprostszej czynności wymaga zwykle setek lub tysięcy demonstracji. To czasochłonne, kłopotliwe i kosztowne (pomyślmy choćby o nauce smażenia jaj sadzonych).

Grupa naukowców z Imperial College w Londynie (Kamil Dreczkowski i współpracownicy) chwali się na łamach „Science Robotics”, że ich robot nauczył się 1000 zadań w ciągu zaledwie 17 godzin. 

Co istotne, każde z tych zadań zostało wcześniej zademonstrowane tylko raz, gdzie „zadanie” to czynność z udziałem rozmaitych przedmiotów codziennych, na przykład: „nalej mleko z kartonu do miski”, „otwórz czerwoną torebkę” albo „odłóż talerz do zlewu”. 

We wszystkich zadaniach pojawiło się łącznie 31 różnych elementarnych czynności (nalewanie, otwieranie, odkładanie...).

Sprytny i pamiętliwy robot Sawyer

Zadania wykonywał robot przemysłowy Sawyer (ok. 130 tys. złotych) wyposażony w dwupalczasty chwytak Robotiq 2F-35 (ok. 16 tys. złotych). Trening polegał na manualnym sterowaniu robotycznym ramieniem przez człowieka – to bardzo „wygodna” metoda, ponieważ robot ma cały czas dostęp do danych o swoim własnym położeniu i nie musi „tłumaczyć” z anatomii ludzkiej na robotyczną, jak w przypadku oglądania człowieka demonstrującego daną czynność.

Po otrzymaniu polecenia robot najpierw rozdziela zadanie na dwie fazy: przybranie pozycji początkowej (np. ustawienie chwytaka w takim miejscu, z którego można rozpocząć manewr chwycenia kartonika) i wykonanie samej czynności (chwycenie kartonika). 

Pierwsza faza wymaga sporego sprytu: trzeba zidentyfikować obiekt, wybrać „punkt startowy” odpowiedni dla danego zadania i opracować bezpieczną trajektorię. Druga faza wykonywana jest „na pamięć”: robot wyszukuje spośród dostępnych mu nagrań takie, które uzna za najstosowniejsze, i mechanicznie odtwarza odpowiednią sekwencję ruchów.

Skuteczność robotycznych praktyk

Okazuje się, że ta mądro-głupia metoda ma niezłą skuteczność. Ogółem, robot wykonał prawidłowo 78 proc. znanych zadań i 66 proc. nieznanych (zadanie jest „znane”, jeśli wystąpiło expressis verbis w bazie treningowej). 

Najlepiej wypadły czynności znoszące niedokładność, np. udało się 100 proc. prób zamiatania i 80 proc. prób zamieszania płynu. Gorzej z nabieraniem chochlą (55 proc.) albo przelewaniem wody (25 proc.). Ech, miło patrzeć, jak się te nasze dzieci uczą...