Как научить робота эффективно взаимодействовать с человеком? Ученые начали со сборки мебели IKEA

В последние годы робототехники обнаружили, что сборка мебели IKEA — отличный способ научить роботов справляться с хаосом реального мира.

• Одна группа исследователей создала симулятор, в котором руки виртуального робота собирали стулья методом проб и ошибок.
• Другая команда разработала реальные роботизированные руки, которым потребовалось 20 минут для сборки стульев IKEA.

А теперь появился робот, помогающий человеку собрать стеллаж: он угадывает, какая часть понадобится дальше, и передает ее. По словам робототехника из Университета Южной Калифорнии и соавтора статьи об исследовании Стефаноса Николаидиса, это довольно простой и дешевый способ тренировки.

Сначала Николаидис и его коллеги изучили, как разные люди собирают стеллаж IKEA. Вместо того, чтобы использовать инструкцию, их попросили импровизировать и самостоятельно решить, в каком порядке собирать опорные доски и полки.

На основе результатов исследователи группировали людей по типам и предпочтениям. К примеру, некоторые прикрепляли все полки к одному каркасу, а другие — одну полку к обоим каркасам одновременно. Этот процесс называется последовательностью действий.

Затем испытуемые снова провели сборку, но на этот раз — с роботизированной рукой, которая подавала им детали. Исследователь записывал, с каких частей (полки или опоры) начинал человек, создавая шаблон для робота. 

«Допустим, вы поставили первую полку, — рассказывает Николаидис. — Робот пока ничего не понимает. Затем вы берете вторую полку. А теперь начинаете размещать третью. Высока вероятность того, что вы принадлежите к той группе пользователей, которые собрали все шесть полок подряд. При этом вероятность того, чтобы вы измените свои предпочтения, достаточно низкая». 

Когда робот распознает последовательность действий человека, он подает ему деталь, которую, как ему известно, люди из той же группы выбирали следующей. Эксперименты показали: таким образом машина способна быстро и точно адаптироваться к стилю человека.

Алгоритм распознавания изображений создается похожим образом. Чтобы он обнаруживал кошек, нужно наполнить нейросеть множеством изображений семейства кошачьих. Поскольку алгоритм видел большое количество примеров, теперь он способен их обобщать.

Если показать ему снимок кошки, не виденный им ранее, он может использовать полученные знания, чтобы подтвердить, что это действительно она. Этот робот делает то же самое. Но вместо статических изображений, он исходит из примеров последовательностей действий — порядка, в котором люди собирали полки и опоры.

Это исследование не направлено на разработку высокоспециализированных роботов, которые будут разъезжать по домам и помогать собирать стеллажи. Его цель также не в том, чтобы создать машины, способные выполнять подобные сложные задачи самостоятельно. Оно призвано обучить роботов сотрудничеству с людьми, но при этом не усложнять их работу.

Адаптивные роботы появятся еще не скоро

Существуют беспокойства о том, что роботы украдут рабочие места у человека. Однако в реальности машина, вероятнее всего, будет работать с вами бок о бок, чем заменит вас полностью. На текущий момент и в ближайшем будущем люди будут намного лучше справляться с некоторыми задачами.

Ни одна машина не способна воспроизвести ловкость человеческой руки и решать проблемы так, как это делают люди. Роботы хороши лишь в бессознательной работе. К примеру, на конвейерной сборочной линии роботизированные руки устанавливают двери автомобиля, а работа с мелкими деталями требует человеческого вмешательства.

По сути, мебель IKEA оказывается полезным испытательным полигоном для робототехников, так как представляет собой своего рода миниатюрную версию автозавода. Идея команды Николаидиса состоит в том, чтобы распространить эту систему и на другие ситуации, в которых человек и робот могут взаимодействовать. Например, чтобы машина подавала ключ авиамеханику.

В робототехнике этот процесс называется HRI (human-robot interaction — взаимодействие человек-робот). Он направлен на сотрудничество между людьми и машинами и использование их соответствующих навыков вместо того, чтобы заставлять их соревноваться друг с другом.

Однако этому направлению предстоит еще долгое развитие. В данных экспериментах робот не определял шаги человека сам, а исходил из предоставленной ранее информации. Сейчас команда работает над системой машинного зрения, которая будет наблюдать за человеком и делать выводы самостоятельно.

Но и при таком типе сотрудничества нужно учесть множество нюансов. Чтобы оставаться полезной и не создавать лишние трудности, машина должна адаптироваться к различного рода неопределенностям. 

• Осторожно передавать отвертку, чтобы не воткнуть ее в руку механика.
• Находиться в стороне и не мешать движению, но при этом быть достаточно близко, чтобы помочь.

По словам робототехника из Калифорнийского университета в Беркли Кена Голдберга, также необходимо учитывать, что каждая профессия — повар, медсестра, механик, хирург — имеет свои особенности. Поэтому машины, способные адаптироваться под человека, будут более ценными и полезными.

Источник.