Vedec, ktorý sa so svojím tímom podieľa na medzinárodnom projekte vývoja humanoida iCuba, približuje, ako ho učia vnímať a chápať dotyky.
Matěj Hoffmann a humanoid iCub. Zdroj: archív MH
Matěj Hoffmann je docentom na Katedre kybernetiky na Fakulte elektrotechniky Českého vysokého učenia technického (ČVUT) v Prahe. Vedie laboratórium pre výskum reprezentácie tela humanoidných robotov inšpirovaný vývinom hmatu a predstavy vlastného tela u detí. Cieľom tohto výskumu je vývoj humanoidov, ktoré budú schopné bezpečne spolupracovať s človekom.
S Matějom Hoffmannom sme sa rozprávali pri príležitosti úvodného podujatia k medzinárodnému projektu TERAIS (Towards Excellent Robotics and Artificial Intelligence at a Slovak university; Smerom k excelentnej robotike a umelej inteligencii na slovenskej univerzite). TERAIS je financovaný z programu Horizont Európa v rámci výzvy Twinning.
Od júna 2021 ste súčasťou vedeckého tímu zapojeného do projektu iCub, čo je robotické dieťa, ktoré vytvoril Taliansky technologický inštitút v Janove. Vašou úlohou je vývoj umelej kože.
Umelú kožu vyvíjajú kolegovia zo spomínaného inštitútu v Janove, my skúmame, na čo robotu slúži. Preto napríklad simulujeme, že sa práve narodil a ešte nevidí, a snažíme sa zistiť, ako môže poznávať svet prostredníctvom hmatu.
Čo ste zatiaľ zistili?
Sústredíme sa na prvý rok života dieťaťa, pričom spolupracujeme s neurovedcami. Novorodenec nemá žiadnu koordináciu, nevie si napríklad podať hračku, nevie, kde čo má, a naráža do vecí. Pomocou takéhoto ohmatávania okolia si vytvára prvé mapy sveta. Robot sa hrá a vráža do predmetov podobne ako skutočné dieťa a prepája svoje zmysly, čiže kinestézu (zmysel, ktorý nám pomáha vnímať polohu svalov, kĺbov a šliach), hmat a prípadne aj videnie. To je základná mapa sveta nášho iCuba, ktorú potrebuje na orientáciu v živote aj dieťa.
Pomáhajú vám pri zostavovaní iCuba aj údaje o správaní detí, napríklad z funkčnej magnetickej rezonancie (fMRI)?
Dáta z výsledkov zobrazovacích metód na mozgoch detí sa kvôli etickým povoleniam získavajú veľmi ťažko a je ich veľmi málo. Máme však stovky takzvaných behaviorálnych videí (týkajúcich sa správania, pozn. red.), na ktorých sú zachytené spontánne sa správajúce deti. Tie sa získavajú najjednoduchšie.
Vďaka existujúcim technológiám, napríklad hlbokým sieťam, z nich získavame údaje o pohybe dieťaťa v priestore. Vieme tak v priestore presne určiť jeho 3D súradnice, ale aj to, čo dieťa robilo. Keďže tieto dáta dokážeme prehrať, respektíve premapovať do nášho humanoida, iCub potom prechádza takou istou skúsenosťou ako dieťa. Rovnako hýbe rukami a nohami, vidí to isté, čo by videlo dieťa, a cíti, pretože má hmat.
Dokáže sa iCub na základe týchto skúseností ako dieťa aj učiť?
Skúsenosti spracúva pomocou rôznych umelých neurónových sietí, ktoré na nejakej úrovni abstrakcie napodobňujú ľudský mozog. Prijaté informácie mapuje a na ich základe predvída budúci dej, napríklad keď sa pohnem smerom k nemu, tak asi do seba narazíme.
Na jednom videu som videla, ako do iCuba sácate, aby ste ukázali, že dokáže udržať stabilitu. Je aj to výsledok vášho výskumu?
Nie, to je výsledok výskumu kolegov v talianskom Janove. Náš iCub má výrobné číslo 47, je jedným asi z päťdesiatich iCubov, ktorých dáta zdieľame cez open source (otvorený softvér, pozn. red.). Filozofiou tohto projektu je, že každý tím, ktorý na vývoji iCuba pracuje, sa špecializuje na vývoj iného druhu jeho schopností a ostatné tímy o nich informujú. Čiže aj v Prahe môžeme vedieť o pokrokoch iCuba, ktoré urobili kolegovia v Londýne, Tokiu alebo Kórei a takisto oni môžu sledovať naše pokroky vo vývoji hmatu.
Robot iCub sa o hmate učí prostredníctvom štyroch tisícov dotykových senzorov. Ako vyzerajú?
Každých desať senzorov je umiestnených na trojuholníku so stranou dva a pol centimetra. Je to vlastne doska plošných spojov. Keď sa dotknete jediného senzora, aktivuje sa niekoľko ďalších. Robot iCub tak dokáže rozpoznať, kde ste sa ho dotkli, ale aj to, akým spôsobom. Napríklad či ste ho pohladili.
Reaguje iba na tlak?
Tento senzor reaguje iba na tlak. Existuje však viac modelov senzorov, pričom niektoré reagujú na ďalšie modality, napríklad na teplo, vlhko a podobne.
Čo všetko iCub dokáže?
Vie sa plaziť, loziť po štyroch (na tom pracovali kolegovia už pred desiatimi rokmi), učiť sa pomenovať predmety na stole. My sa zaoberáme koordináciou jeho hornej polovice tela, hmatu rúk a pohybov očí, aby vedel reagovať na stimuly na svojom tele.
iCub dokáže rozpoznať dotyk. Zdroj: archív MH
Koža sama osebe je len zmyslový orgán, takže rozpoznáva dotyky, no to, ako na ne zareagujeme, závisí od nášho poznania. Keď sa človek sám pošteklí, nie je to to isté, ako keď ho pošteklí niekto iný. Aj iCub sa musí naučiť, čo je on a čo je niekto iný, aby sa vedel zorientovať vo svete.
Koža vraj môže zrkadliť psychiku, čo dokazuje napríklad atopický ekzém, psoriáza alebo vitiligo, hoci vznik týchto chorôb má viacero príčin. Zaoberáte sa aj prepojením medzi kožou a psyché?
Náš tím nie, ale sú skupiny, ktoré sa zaoberajú takzvaným afektívnym dotykom, akým je napríklad hladkanie dieťaťa matkou, ktoré je dôležité pre vývoj mozgu. Dnešné roboty sú však na primitívnej úrovni, sociálne aspekty ľudského správania môžu len napodobniť. Čiže ak pohladkáte robot a on sa usmeje, neprejavuje skutočnú emóciu, ale naprogramovaný príkaz, ktorého účelom je, aby jeho správanie pôsobilo dospelejšie. My však budujeme jeho správanie poctivo, preto vychádzame z predpokladu, že sa práve narodil a učí sa tým, že prirodzene poznáva svet.
Humanoid iCub číslo 47 je v Prahe od roku 2021. Týmto projektom sa však zaoberáte už od roku 2013, keď ste kvôli nemu vycestovali do Janova a tri roky ste na ňom strávili ako postdoktorand. Ako pokročil jeho vývoj za tie roky?
Vývoj iCuba vnímam v dvoch rovinách. Jedna spočíva v pochopení vývoja mozgu a organizmu dieťaťa. Pri nej spolupracujem so psychológmi a s neurovedcami a to si vyžaduje veľa času. Prebieha to tak, že robíme vedecké experimenty s deťmi, pri ktorých zisťujeme, ako poznávajú svoje telo a svet. Potom o tom napíšeme odborný článok a následne svoje poznanie prenesieme do robota a zisťujeme, ako čo funguje alebo nefunguje. Niekedy pritom spolu so psychológmi vyvinieme nové hypotézy.
Pozrite si
Druhá rovina je aplikačno-robotická. Robot s kožou je omnoho citlivejší a zároveň bezpečnejší pre interakciu s človekom než robot, ktorý sa používa napríklad v továrni na manipuláciu s vecami. Ten je úplne necitlivý, prípadne má citlivé len nejaké koncové chápadlo, čo môže byť nebezpečné, lebo keď vás buchne, nebude to vedieť.
Takže náš robot s citlivou kožou po celom tele si vyvíja vedomie povrchu tela aj toho, čo je okolo neho, lebo môže prepojiť hmat a zrak. V kontakte s človekom je preto bezpečnejší. Hmat je súčasťou komunikácie. Keď robota potľapkám a zároveň mu poviem „to si urobil dobre“, môže to byť efektívnejšie, než keď mu niečo musím povedať dva razy.
Japonský vedec Hiroši Išiguro, ktorý tiež vyvíja humanoidy, sa sústredí aj na to, aby sa fyzicky čo najviac podobali na ľudí. Projekt iCub nemá takú ambíciu?
Názory na dizajn robota a interakciu človeka s robotom sú rôzne, ale prevláda mienka, že by už na pohľad malo byť jasné, že robot je robot, aby sme sa nedostávali do situácie, že nebudeme vedieť, či sme v kontakte s človekom, alebo so strojom. Preto je náš iCub na pohľad pekný, ale takým spôsobom, aby nikto nepochyboval o tom, že je to robot a nie dieťa.
Pribúdajúce schopnosti robotov sú na jednej strane fascinujúce, no zároveň v spoločnosti rastie obava z toho, že mnohých ľudí v blízkej budúcnosti pripravia o prácu alebo dokonca získajú nad svetom nadvládu. A to napriek tomu, že sa pripravujú zákony na reguláciu umelej inteligencie. Sú tieto obavy namieste?
Vôbec nie. Máme síce roboty, ktoré môžu predstierať, že sú bystré alebo majú vedomie, ale v skutočnosti sú veľmi primitívne. To, čo na nich laici považujú za prejav ľudskosti, je v skutočnosti len výsledok kombinácie rôznych nástrojov, ktoré vyvinuli inžinieri.
Strach z týchto strojov vyplýva aj z toho, že nás kŕmi Hollywood. Denne pracujem so špičkovými robotmi a nie sú na takej úrovni, že by nám od nich hrozilo nejaké nebezpečenstvo. Nebojím sa, že náš robot bude chcieť ovládnuť svet. Bojím sa, že sa rozbije.
Humanoid iCub. Zdroj: archív MH
A nemusíme mať obavy ani zo straty práce. Víziou uplatnenia humanoidných robotov je to, že budú všestrannými asistentmi v domácnosti, napríklad pre seniorov. Ošetrovateliek, ktoré dochádzajú za klientmi domov, asi nikdy nebude dostatok. Humanoidný robot je preto v tomto zmysle nadštandard a, pravdupovediac, zatiaľ aj hudba ďalekej budúcnosti.
V prípade môjho výskumu sa navyše pomocou detských humanoidných robotov snažíme o pochopenie mechanizmov raného vývoja detí, čo nám môže pomôcť pri diagnostike a v terapii pri nesprávnom vývoji detí.
(af)
