Robot dla każdego: Jak MIT uczy maszyny bez linijki kodu

Spójrzmy prawdzie w oczy: przez dekady roboty, mimo swojej siły i precyzji, były po prostu głupimi, choć potężnymi, narzędziami. Pracownik na hali produkcyjnej doskonale wiedział, jak usprawnić zadanie wykonywane przez maszynę, ale nie mógł jej tego „powiedzieć”. Pomiędzy intencją człowieka a działaniem robota stał wysoki i gruby mur – mur kodu. Aby nauczyć robota czegokolwiek nowego, potrzebny był programista, tłumacz przekładający ludzką intuicję na niezrozumiały dla laika język maszyn.

Ta bariera przez lata hamowała prawdziwą rewolucję w robotyce, zamykając ją w klatkach fabryk wykonujących w nieskończoność te same, sztywno zaprogramowane czynności. Dziś jednak naukowcy z prestiżowego Massachusetts Institute of Technology (MIT) prezentują narzędzie, które nie tyle robi w tym murze wyłom, co go całkowicie burzy. To przełom, który może wreszcie sprawić, że robot stanie się nie tylko narzędziem, ale prawdziwym, inteligentnym członkiem zespołu, uczącym się od każdego z nas.

Dotychczasowa nauka: trzy drogi, jeden wybór

W ostatnich latach naukowcy rozwijali bardziej naturalne metody szkolenia robotów, znane jako uczenie się przez demonstrację (Learning from Demonstration, LfD). Polega to na tym, że robot obserwuje lub jest prowadzony przez człowieka, a następnie uczy się powtarzać zadanie. Do tej pory krystalizowały się trzy główne podejścia:

1. Teleoperacja: Człowiek steruje robotem zdalnie, używając joysticka lub innego kontrolera. To jak gra wideo, tylko z prawdziwym ramieniem robota.

2. Trening kinestetyczny: Człowiek fizycznie chwyta ramię robota i prowadzi je „za rękę” przez kolejne etapy zadania.

3. Nauczanie naturalne: Człowiek sam wykonuje zadanie, używając specjalnego narzędzia, a robot obserwuje i uczy się naśladować jego ruchy.

Problem? Każda z tych metod wymagała innego sprzętu i oprogramowania. Roboty były zazwyczaj projektowane do uczenia się tylko jedną z tych dróg, co ograniczało ich elastyczność i uniwersalność.

Przełom z MIT: jedno narzędzie, trzy metody w jednym

Zespół inżynierów z MIT pod kierownictwem prof. Mike’a Hagenowa zadał sobie fundamentalne pytanie: a co, jeśli połączymy wszystkie te metody w jednym, uniwersalnym interfejsie? Tak narodził się „wszechstronny interfejs demonstracyjny” (VDI).

VDI to niepozorne, ale genialne w swojej prostocie urządzenie. Jest to ręczna, naszpikowana czujnikami przystawka, którą można zamontować na końcu dowolnego, standardowego ramienia robota. Zawiera ona:

• Kamerę i znaczniki: Śledzą położenie i orientację narzędzia w przestrzeni z milimetrową precyzją.

• Czujniki siły: Mierzą siłę nacisku wywieraną przez użytkownika podczas wykonywania zadania.

Dzięki tej konstrukcji, ten sam interfejs może być używany na trzy różne sposoby, płynnie przełączając się między trybami nauki w zależności od potrzeby i preferencji użytkownika.

Test w ogniu fabryki: jak eksperci ocenili nowe narzędzie?

Teoria to jedno, ale prawdziwym testem każdej technologii jest jej zderzenie z rzeczywistością. Naukowcy z MIT zabrali swoje urządzenie do lokalnego centrum innowacji produkcyjnych i oddali je w ręce prawdziwych ekspertów – pracowników z branży, a nie studentów. Wolontariusze mieli za zadanie nauczyć robota dwóch typowych zadań:

• Wciskanie (press-fitting): Precyzyjne wciskanie kołków w otwory.

• Formowanie (forming): Równomierne rozprowadzanie plastycznej masy wokół pręta.

Każdy z ekspertów testował wszystkie trzy metody nauczania. Wyniki były fascynujące i pokazały, jak ważna jest elastyczność, którą oferuje VDI. Choć generalnie preferowano metodę naturalną, eksperci natychmiast zidentyfikowali scenariusze, w których pozostałe dwie byłyby nie tylko przydatne, ale wręcz niezastąpione.

Wizja przyszłości: robot jako członek zespołu, nie tylko maszyna

To badanie to znacznie więcej niż tylko prezentacja nowego gadżetu. To dowód na to, że elastyczność w komunikacji z robotem jest kluczem do jego szerokiej adaptacji. Jak podsumowuje prof. Hagenow: „Staramy się stworzyć wysoce inteligentnych i wykwalifikowanych członków zespołu, którzy będą mogli skutecznie współpracować z ludźmi, aby wykonywać złożone zadania”.

Dzięki takim interfejsom jak VDI, robot może być uczony przez różne osoby na różnych etapach linii produkcyjnej, każda z nich używając metody najlepiej dopasowanej do zadania. Jeden pracownik może zdalnie nauczyć go obsługi toksycznego kleju, drugi – prowadząc go za rękę – przenoszenia ciężkiego elementu, a trzeci – demonstrując mu ręcznie – precyzyjnego rysowania logo firmy na gotowym produkcie.

To fundamentalna zmiana paradygmatu: od sztywnego programowania do elastycznego nauczania. To krok w kierunku przyszłości, w której roboty będą obecne nie tylko w fabrykach, ale także w naszych domach i placówkach opieki, ucząc się nowych umiejętności bezpośrednio od nas – bez potrzeby napisania choćby jednej linijki kodu.