Кен Голдберг: 4 истины, созданные роботами и предназначенные для людей

Я знаю, что это прозвучит странно, но я считаю, что роботы могут научить нас человечности. Я вырос в Бетлехеме, штат Пенсильвания, где находится Бетлехемский сталелитейный завод. Мой отец был инженером, и в процессе моего взросления он показывал мне, как устроен мир. Мы вместе работали над разными проектами: игрушечными ракетами или моделями автомобилей. Вот карт, который мы вместе собрали. Я за рулем, моя сестра и мой лучший друг. Однажды отец пришел домой, мне тогда было около десяти лет, и за ужином объявил, что следующим нашим проектом станет робот.

Робот! Я был в восторге, потому что в школе учился парень по имени Кевин, который все время донимал меня, так как я был единственным евреем в классе. Я не мог дождаться начала проекта, мне очень хотелось познакомить Кевина с моим роботом.

Но не о таком роботе говорил мой отец. Его компания занималась хромированием, и им приходилось перемещать тяжелые стальные детали между баками с химикатами. Отцу нужен был промышленный робот, который мог бы поднимать тяжелые предметы.

Но даже такого робота нам создать не удалось. Мы работали над ним несколько лет, но это были 1970 годы, и технологии еще не были в свободном доступе. Папе пришлось продолжать все делать вручную, и несколько лет спустя ему диагностировали рак.

Тот робот, над которым мы работали, мог бы не просто поднимать тяжести вместо отца, но и уберечь его от контакта с токсичными химикатами. Тогда он этого не понимал, и заработал лейкемию. Он умер в 45 лет. Для меня это было ударом. Я не смог забыть робота, которого мы пытались создать. Я решил учиться конструированию и продолжить дело отца. Я поступил в университет Карнеги-Меллона и защитил докторскую по робототехнике. С тех пор я изучаю роботов.

Я хочу рассказать вам о четырех проектах, связанных с роботами, и о том, чему они меня научили. В 1993 я был молодым профессором университета Южной Калифорнии, я создавал свою лабораторию по робототехнике. В тот же год был создан интернет. Мои студенты рассказали мне об этом открытии. Это было невероятно. Мы стали собирать идеи, и в тот же день мы поняли, что можно создать универсальный интерфейс, который позволит любому человеку управлять роботом в нашей лаборатории.

Вместо создания робота-бойца или промышленного робота, мы создали клумбу, посадили робота в ее центр и назвали это «Телесад». Мы прикрепили камеру к зажиму, установленному на руке робота, и написали скрипты и программу, с помощью которой любой человек может подключиться и, щелкая на картинки на экране, передвигать робота и рассматривать сад. Кроме того, мы создали программу, которая позволяла удаленно поливать сад. После нескольких поливов, пользователям предлагалось посадить семя.

Это было инженерным проектом, мы опубликовали несколько статей по системному дизайну этого робота, но он воспринимался больше как предмет искусства. Спустя год австрийский музей электроники предложил установить наш Телесад у себя в лобби. Я горжусь тем, что проект оставался онлайн 24 часа в сутки в течение 9 лет. Этим роботом управляло наибольшее количество людей в истории робототехники.

Однажды мне неожиданно позвонил студент, который задал простой, но мудрый вопрос. «Этот робот настоящий?» Все остальные не сомневались в его реальности, и мы знали это, ведь мы над ним работали. Но я понял, о чем он говорит, ведь можно было разместить несколько фотографий садовых цветов в системе так, чтобы казалось, что есть робот, даже если бы его на самом деле не существовало. Чем больше я об этом думал, тем сложнее было доказать, что робот существует.

Как раз в это время я получил должность в университете Беркли, где я встретил Хьюберта Дрейфуса, всемирно известного профессора философии. Я рассказал ему эту историю, и он ответил: «Это одна из древнейших и сложнейших проблем философии. Она обращается к скептицизму и работам Рене Декарта. Это вопрос эпистемологии, учения о том, как распознать правду».

Мы начали работать вместе и создали новый термин: «телепистемология», учение о распознании правды на расстоянии. Мы пригласили лучших художников, инженеров и философов, чтобы они написали об этом, и результаты нашей работы собраны в этой книге. Благодаря студенту, который усомнился в том, в чем другие были уверены, я усвоил одну очень важную истину: «Подкрепляй предположения фактами».

Второй проект, о котором я расскажу, был следствием Телесада. В процессе работы мои студенты увлеклись тем, как люди взаимодействовали друг с другом и что они делали в саду. Мы задумались — что если вывести робота из сада и поместить его в другую, более интересную обстановку? Например, отправить его на ужин в Белый дом. Нас больше интересовал дизайн системы и пользовательский интерфейс, а не техника, мы решили, что будет интереснее вместо замены человека роботом, заменить робота человеком. Мы назвали это «Телеактер».

Мы нашли девушку, очень общительную и дружелюбную, надели на нее шлем, оснащенный специальным оборудованием, камерами и микрофонами, а в рюкзак встроили беспроводной интернет. Мы поместили ее в интересную ситуацию, чтобы пользователи могли через интернет переживать то, что переживает она, и видеть то, что видит она, и самое главное — они моги участвовать, взаимодействовать друг с другом, чтобы влиять на ее поступки и передвижения, и передавать свои идеи Телеактеру. Нам представилась возможность отправить Телеактера на вручение премии Вэбби в Сан Франциско [премия за лучшие интернет-проекты]. В тот год ведущим был Сэм Дональдсон. Перед началом шоу у меня было полминуты, чтобы объяснить ему суть эксперимента. Я сказал: «Телеактер выйдет к вам на сцену, это новый экспериментальный проект, люди следят за ней через интернет, у нее установлены камеры и микрофоны, а в ушах у нее наушники-передатчики, и люди через интернет советуют ей, что делать дальше». А он ответил: «Погоди-ка, ты только что описал меня».

Ему понравилась наша идея, и когда Телеактер вышла на сцену, она подошла и поцеловала его прямо в губы. Мы были в шоке. Никто не думал, что такое произойдет. Он молодец, крепко обнял ее, смотрелось это отлично. Позже, когда мы убирали оборудование, я спросил Телеактера, как пользователи решили, что она должна поцеловать Дональдсона. Она ответила, что они не решали. Когда она уже выходила на сцену, они все еще не могли решить, что ей делать, так что она просто вышла и сделала то, что показалось естественным. Ее успех в тот вечер был обусловлен ее артистизмом. Она доверилась своим инстинктам, а я вынес еще один важный урок: «Не знаешь, что делать — импровизируй».

Третий проект вырос из моих переживаний тех времен, когда отец лежал в больнице. Он проходил лечение, химиотерапию, а также другой тип, брахитерапию, когда крошечные радиоактивные частицы внедряются в тело, чтобы способствовать лечению опухоли. На схеме вы видите, как это происходит: хирурги вставляют в тело иглы, чтобы внедрить радиоактивные частицы, и иглы все вставляются параллельно. Часто бывает, что иглы задевают чувствительные органы и повреждают их, приводя к травмам и побочным эффектам. Мы со студентами задумались, можно ли изменить систему так, чтобы иглы вставлялась под разными углами.

Мы создали модель и несколько оптимизированных алгоритмов, чтобы было видно, как можно избежать поражения чувствительных органов, при этом обработав радиацией опухоль.

Мы сотрудничали с докторами Калифорнийского университета и инженерами из университета Джона Хопкинса. Мы создали робота, основой строения которого стали шарниры, которые позволили иглам проникать в тело под разными углами, на схеме видно, что чувствительные органы не затронуты, и при этом иглы проникают в опухоль. Оспорив убеждение, что иглы должны быть параллельны, этот проект преподал мне еще один важный урок: преграды на пути можно обойти.

Четвертый проект тоже относится к медицине. Он развился из системы «хирургический робот да Винчи». Этот прибор доступен на широком рынке. Он используется в более чем 2 тысячах больниц по всему миру. Он позволяет хирургу спокойно оперировать с помощью робота. Многие мелкие действия в хирургии довольно скучны и рутинны, например, наложение швов, и сейчас они выполняются под внимательным контролем хирурга. Хирург постоянно сосредоточен. Мы задались вопросом, возможно ли запрограммировать робота так, чтобы он мог сам выполнять мелкие задачи, тем самым освободив хирургов для более сложных хирургических действий, а также сократить время операции, научив робота действовать быстро.

Сложно обучить робота таким изящным действиям, но мой коллега, Питер Аббель, работающий в Беркли, разработал систему обучения роботов по определенному образцу. Он научил роботов водить вертолеты, совершая невероятные воздушные трюки, по образцу людей-пилотов. У нас был один из этих роботов. Мы с Питером и его студентами приступили к работе и попросили хирурга продемонстрировать определенную процедуру, робот под руководством хирурга совершает действие, и мы записываем его движения.

Например, знак бесконечности. Написание знака бесконечности. Вот так выглядит написание бесконечности, совершенное роботом, эти три образца. Если бы я сел за аппарат, у меня получилось бы еще хуже, но все же они кривоваты.

Мы записали эти образцы в базу данных, затем проследили последовательность действий. Сначала мы применили динамическую деформацию шкалы времени с распознаванием речи, что позволило временно выровнять образцы, а дальше мы применили фильтр Калмана, технику из теории управления, чтобы статистически проанализировать колебания и вывести нужную траекторию, уменьшающую их. То есть мы берем искаженные образцы, созданные человеком, вычисляем траекторию движения и создаем последовательность действий робота. Дальше мы тестируем ее при помощи робота и смотрим на результат. Подгоняем движения с помощью техники итеративного обучения. Потом увеличиваем скорость. Смотрим на результат, снова подгоняем скрипт и снова смотрим на результат. После нескольких попыток мы получаем конечный результат. Это конечная траектория движений, выполняемая роботом со скоростью человека. Эта выполнена в четыре раза быстрее человека. В семь раз быстрее. Вот работа робота, в десять раз превышающая скорость человека. Мы сумели научить робота выполнять такую тонкую работу, как хирургическая процедура, в 10 раз быстрее человека. Благодаря постоянной проработке и обучению, повторению действий, этот проект вывел еще один важный урок — если хочешь добиться успеха, придется много тренироваться.

Этим четырем истинам я учился у роботов много лет, и со временем сфера робототехники сильно эволюционировала. Сегодня школьники могут создать робота, которого нам с отцом сделать не удалось. У меня есть дочь, ее зовут Одесса. Ей восемь лет, и она тоже любит роботов. Наверное, это семейное. Я бы хотел познакомить ее с моим отцом. Теперь я учу ее, как устроен мир, мы вместе работаем над проектами. Интересно, чему она научится у роботов.

Роботы наиболее человечные из всех механизмов. Они не решат мировые проблемы, но они могут многому нас научить. Я предлагаю всем вам подумать о технологиях, которые вам интересны, о механизмах, о которых вы мечтаете, подумайте о том, какой они несут смысл. Я подозреваю, что многие наши высокие технологии, устройства нашей мечты, могут научить нас быть лучше.

Перевод: Елизавета Разгон
Редактор: Александр Автаев

Источник