Самосознающая машина: исследователи сконструировали робота, который формирует образ самого себя без предварительного знания. Он самостоятельно узнает, какая у него форма и как он может двигаться - подобно новорожденному ребенку. Эта способность к самопознанию позволяет роботам более гибко адаптироваться к новым задачам, а также к повреждениям. В то же время это может стать первым шагом к настоящей уверенности машин в себе, считают исследователи в журнале «Science Robotics».
Роботы сегодня почти вездесущи: они работают на фабриках и складах, пылесосят или косят для нас газон и летают по воздуху как автономные дроны. Роботы также используются в вооруженных силах, для спасательных операций или при исследовании чужих планет. В будущем механические помощники будут работать еще теснее с людьми, например, в качестве медсестер или помощников по дому для пожилых и больных.
Что я?
Пока что у большинства роботов есть одна проблема: они не уверены в себе. У них не формируется собственный образ себя, своих способностей и своего «тела». «Последние достижения в области машинного обучения позволяют роботам все лучше и лучше понимать окружающую среду», - объясняют Ход Липсон из Колумбийского университета и Роберт Квятковски. Однако представление роботов о себе обычно основано только на моделях, которые были запрограммированы в них заранее.
«Но если мы хотим, чтобы роботы стали более независимыми, а также адаптировались к ситуациям, которые их создатели не предусмотрели, им нужно научиться симулировать себя», - объясняет Липсон. Младенец постепенно учится познавать и контролировать свое тело, ерзая, а роботы должны научиться формировать представление о себе также посредством самосознания.
«Итак, ключевой вопрос: может ли робот создать модель самого себя без предварительного знания?» - сказал Липсон.
От беспокойства к самооценке
Это именно то, что сейчас проверили исследователи. Для своего эксперимента они сконструировали роботизированную руку с четырьмя степенями свободы движения. Вначале у него не было никаких предварительных знаний о своей внешности - он не знал, какой он формы и какого размера. «Изначально робот двигался случайным образом, рисуя пары «действие-реакция» примерно на 1.000 траекторий», - поясняют ученые. Действия соответствуют моторным командам, реакции - соответствующему конечному положению руки.
Теперь наступил решающий момент: с помощью алгоритма, способного к так называемому глубокому обучению, робот оценил эти движения и постепенно создал свою модель. Первоначально эта модель была неполной и неточной, как сообщают исследователи. Например, не было представления о том, как отдельные суставы соединялись друг с другом.
Самосознание делает вас гибкими
Но после почти 35 часов тренировок роботизированная рука выработала относительно точное представление о себе. Ученые использовали две задачи, чтобы проверить, помогает ли это ей справляться с новыми задачами: в первой роботизированная рука должна была поднять девять маленьких шариков и положить их куда-то еще. Во втором задании он должен взять ручку и писать ею. Проблема здесь: робот должен был делать это исключительно на основе своего самопознания, без дополнительной обратной связи от своих датчиков.
«Это все равно, что схватить и поднять стакан с водой с закрытыми глазами - это трудно даже для нас, людей», - говорит Квятковски. Но, несмотря на этот недостаток, робот-манипулятор был успешным в 44 процентах попыток. Если бы ему также разрешили использовать текущие данные датчиков, он справился бы на 100 процентов. «Это доказывает, что роботы могут успешно учиться и планировать на основе самостоятельно разработанных моделей себя», - говорят исследователи.
Теперь, однако, последовало испытание на выносливость: ученые встроили в робота более длинный деформированный компонент, так что рука теперь была более или менее "калекой". Скорректирует ли он свое представление о себе соответствующим образом? «Робот автоматически обнаружил изменение и соответствующим образом скорректировал свою собственную модель», - сообщают исследователи.«В результате он смог продолжать успешно выполнять свои задачи без серьезных компромиссов».
Первый шаг к уверенности в себе
По мнению исследователей, эта адаптивность может значительно продвинуть вперед робототехнику и искусственный интеллект. «Самомоделирование нашего робота все еще очень рудиментарно по сравнению с человеческим», - говорит Липсон. «Но мы думаем, что эта возможность может проложить путь к самосознанию настоящей машины».
Такая уверенность в себе может сделать роботов и системы искусственного интеллекта значительно более надежными и адаптируемыми. «Но это также влечет за собой потерю контроля», - подчеркивают исследователи. Потому что это делает роботов немного более независимыми от человеческого программирования и, следовательно, более непредсказуемыми.