機器人的未來?——「飛入尋常百姓家」

2021-02-24 BitTiger

卡耐基梅隆大學(Carnegie Mellon University,簡稱 CMU)是全球著名的私立頂級研究型大學,作為NASA 航空航天科研任務的主要承制單位之一,CMU對機器人的研究有很長的歷史。

機器人研究所(Carnegie Mellon University's Robotics Institute)近年正在研究一個機器人視覺系統,採用此系統的機器人能夠通過計算機視覺主動探索身邊的物件。此項目被命名為「機器人畢生物體探索"(Lifelong Robotic Object Discovery,簡稱LROD),科學家們讓這些長有雙臂,靠車輪移動的機器人憑藉彩色攝像機、Kinect深度相機收集圖像數據,再結合非視覺性的信息對常見的家居用品形成基本認知。在一個仿照日常居家環境的實驗室中,試驗機器人HERB(縮寫自家用機器人管家,Home Exploring Robot Butler)已經能夠識別100餘種日常物件,其中包括計算機顯示器、植物和各種食物。


近日,在瑞典斯德哥爾摩舉行的IEEE機器人與自動化國際會議上,來自CMU的科學家表示他們已經開發出了一款新的軟體,能夠幫助機器人解決和提升處理像是把牛奶從冰箱裡拿出來這樣的生活雜物的問題。

研究人員已經在機器人管家HERB上測試了他們的新軟體,卡內基梅隆大學機器人研究所教授Siddhartha Srinivasa說道,「機器人可能擁有著超乎人類想像的運動能力,很多時候,我們被自我擬人化的想像所禁錮(Sometimes, we're blinded by our own anthropomorphism)」。舉一個例子說,機器人擁有一個270度活動範圍內的手臂,它曾經自主的降下了機械臂到可以搖動物體的程度來搖動物體,而這是沒有人教過的。除了HERB,新的軟體在美國宇航局的機器人KREX上也被實驗過,這個機器人被設計用來穿越月球表面。然而新的軟體在HERB和KREX身上的策略卻非常不同,前者是被設計用來處理生活中的很多雜事,而後者專門用來穿過充滿障礙物和凹凸不平的月球表面。

那麼接下來的問題就是如何處理這兩種策略中的平衡了。對於人類而言,準確的抓住一瓶牛奶是非常簡單的任務,這是因為我們進化了數百萬年的人類大腦已經可以精確的協調完成這項作業。然而對於HERB而言,為了識別牛奶瓶和茶杯的區別,它的理解過程包含著超大量的數學和計算機科學知識。機器人善於「拾放」(pick-and-place)流程,在指定的地方拿起一個對象,並把它放下另一個指定的位置。這在很多地方,如工廠生產線等運用都是沒有任何問題的。然而,機器人想要真正走入尋常的百姓生活,成為人類生活中好幫手,所欠缺的恰恰是這一步。人類能大量地運用無意識的運動範疇 ——我們知道如何給別人友好的讓路,如何察覺到自己侵犯了別人的隱私空間,我們自然也知道如何從冰箱裡取出一盒牛奶而不必移開所有擋在前面的道路上的物體。而我們也希望機器人可以這樣做。然而問題就在於,機器人可能會「粗暴」地把牛奶盒拿出來,而把躺在前面「擋路的」物體都拿光。所以現在的問題是,要使得機器人被編程以了解它的世界的基本物理,讓它理解有什麼可以推,抬,哪些不可以被踩到。還要教會它更加注意那些可能的,有價值的,精緻的物品,以防它「從一間瓷品店裡不顧一切的拖一隻牛出來。」

機器人總有一天會走入尋常百姓家,它們會替我們照看小孩和老人,也許會幫我們收拾家中的一切雜物,而我們則可以遠程地監控和操作。科技改變人們身邊涓滴生活細節的一天總會到來。

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