211service.com
Rodney Brooks
Professoren som fikk roboter til å glide gjennom verden – og rense huset – ved å utfordre konvensjonell visdom innen AI. 21. august 2019
Rodney Brooks Christie Der Klok
Rodney Brooks var varm, lei og isolert hjemme hos svigerfamilien i Thailand da han hadde en inspirasjon som ville omdirigere robotikkfeltet og føre til Roomba-støvsuger i millioner av hjem.
Det var desember 1984. Brooks ble 30 år, og som nytt medlem av MIT-fakultetet prøvde han å få roboter til å bevege seg rundt i verden. Hvis de kunne, kan de innfri ønsker fra science fiction: begi deg inn på farlige steder, utforske verdensrommet, rydde husene våre.
Men mens stasjonære robotarmer hadde utført repeterende oppgaver på fabrikker siden 1960-tallet, fantes knapt mobile roboter. Et tidlig eksempel var Shakey, en klønete datamaskin på hjul utviklet av forskere ved SRI International på slutten av 1960-tallet og begynnelsen av 70-tallet. For å navigere i rom fylt med store blokker, trengte Shakey så mye datakraft at den hadde en trådløs kobling til en stormaskin.
Forskere av kunstig intelligens prøvde å strømlinjeforme Shakeys generelle oppsett med algoritmer som elegant kunne krystallisere en maskins evner til masterplanlegging. Fremgangen gikk sakte – bokstavelig talt. På slutten av 1970-tallet utviklet Stanfords Hans Moravec en vogn som rullet en stund før han stoppet, tok bilder og planla sine neste trekk. Den kunne unngå hindringer i et rom, men den reiste en meter hvert 15. minutt.
Brooks fulgte omtrent lignende tilnærminger i 1984. I ett prosjekt fant han ut hvordan roboter matematisk kunne gjøre rede for unøyaktigheter i bevegelsene deres når de oppdaterte kart over omgivelsene. Før han dro til Thailand for en måned med sin daværende kone og deres babysønn, produserte han det kjedeligste papiret i verden, minnes han. Full av matematiske ligninger.
Brooks, som vokste opp i Australia, snakket ikke thai. Hans kones familie snakket ikke engelsk. Og da min kone var med familien sin, snakket hun heller ikke engelsk, sier han. Så jeg må bare sitte der. Jeg hadde mye tid til å tenke. Når jeg dagdrømmer i den tropiske varmen, ser jeg disse insektene surre rundt. Og de har bittesmå, bitte små hjerner, noen så små 100 000 nevroner, og jeg tenker: 'De kan ikke gjøre matematikken jeg ber robotene mine om å gjøre for en enda enklere ting. De jakter. De spiser. De søker næring. De parer seg. De går ut av veien for meg når jeg prøver å slå dem. Hvordan gjør de alle disse tingene? De må organiseres annerledes.'
Det var der ting startet. Det var a-ha!
Jeff Green/Rethink Robotics/WIkimedia commons
Bugs vurderer ikke hver situasjon, vurderer ulike alternativer og planlegger deretter hver bevegelse. I stedet blir hjernen deres drevet av tilbakemeldingsløkker som er finpusset over hundrevis av millioner år. Småbiter av sensorisk informasjon provoserer dem til å reagere på bestemte måter; kombinasjoner av disse reaksjonene gir rask, sikker oppførsel. Så da Brooks kom tilbake til Cambridge, sluttet han å prøve å programmere roboter med komplisert matematikk og begynte å skrive programvare med enkle regler.
Den første maskinen han bygde på denne måten, som han kalte Allen til ære for AI-forskeren Allen Newell, så ut som en omvendt søppelbøtte på hjul. Den hadde ekkolodd for å føle objekter, og Brooks ga den en grunnleggende instruksjon: ikke treff på ting. Allen satt der til noen gikk bort til den; så beveget den seg bort. Deretter la Brooks til en ny tilbakemeldingssløyfe. Han ba maskinen om å vandre. Nå med bare noen sensorer og to hovedmål, kan den veve seg gjennom et overfylt rom og holde tritt med et saktegående menneske.
Brooks la til bare ett lag med tilbakemelding for å gjøre Allens oppførsel vesentlig mer kompleks. Han ba Allen om å oppdage fjerne steder og gå mot dem. Denne tredje regelen kunne undertrykke instinktet til å bare vandre med mindre den første regelen – Unngå hindringer! – trådte i kraft. I så fall bør roboten gå tilbake til å bare komme seg ut av veien før den fortsetter til det fjerne stedet.
Allen gjorde alt dette uten først bestemmer seg å gjøre det fordi hvert sett med sensorer genererte tilstrekkelig tilbakemelding til å justere hva de to andre lagene gjorde. Det plaget noen av Brooks' eldste innen AI, som hadde brukt flere tiår på å arbeide med symbolske representasjoner av tanke og handling for datamaskiner å behandle. To fremtredende forskere fortalte senere Brooks at da han forklarte Allen på en konferanse, hvisket den ene til den andre: Hvorfor kaster denne unge mannen karrieren?
Christie Der Klok
Uforskrekket replikerte Brooks Allens oppførsel i lekebiler kalt Tom og Jerry. Han laget Herbert, som kunne oppdage og ta brusbokser. Djengis, en robot på ett kilo med seks ben, kunne suse over ujevnt terreng.
I en artikkel fra 1990, Elephants Don't Play Chess, hevdet Brooks at robotene hans avslørte manglene ved klassiske AI-tilnærminger som matet kompliserte modeller av verden til kroppsløse elektroniske hjerner. Hvorfor ikke bare la maskiner utforske verden? Verden er sin egen beste modell, skrev Brooks. Den er alltid nøyaktig oppdatert. Den inneholder alltid hver detalj det er å vite. Trikset er å sanse det riktig og ofte nok.
Klassiske AI-forskere ville påpeke ting de enkle robotene hans ikke kunne. Men, svarte Brooks, med mer komplekse tilbakemeldinger, kunne maskiner som hans utføre mer sofistikerte oppgaver. Likeledes er det urettferdig å påstå at en elefant ikke har noen intelligens verdt å studere bare fordi den ikke spiller sjakk, skrev han.
Brooks beviste poenget hos iRobot, et selskap han grunnla i 1990 med to av elevene hans, Helen Greiner ’89, SM ’90 og Colin Angle ’89, SM ’91. iRobot utviklet mobile roboter for det amerikanske militæret – roboter som finner og ødelegger landminer, søker gjennom steinsprut eller bærer utstyr etter soldater – og slapp Roomba-støvsugeren i 2002. Senere kom modeller som kan rydde takrennene dine, vaske gulvet eller skrubbe bassenget ditt. Selskapet har solgt 25 millioner roboter.
Brooks var mindre vellykket med Rethink Robotics, et selskap han var med å grunnlegge i 2008. Rethink skapte roboter ved navn Baxter og Sawyer som kunne jobbe sammen med mennesker i fabrikker og pakkeanlegg, men etterspørselen var svak og i fjor solgte selskapet ut teknologiene sine. Nå lager Brooks en oppstart kalt Robust.AI som skal utvikle programvare for en rekke roboter.
Selv om informatikere har gjort imponerende fremskritt det siste tiåret med nevrale nettverk og andre AI-teknikker, insisterer Brooks fortsatt på at maskiner ikke vil bli virkelig intelligente agenter med mindre de også fysisk engasjerer seg i verden. Det setter ham i strid med teknologer som sier at ultrakraftig AI er nært forestående, men han har aldri hatt noe imot å være en kontrar.
Vitenskap fungerer ved at de fleste kaster karrieren, sier han. Du vet ikke hvem det kommer til å være. Du gjør en intellektuell innsats, og du må jobbe lenge med det, og kanskje det lønner seg.