Výzkumníci z FEL ČVUT aplikují algoritmy inspirované mozkem, aby se roboti dokázali bezpečněji a autonomněji pohybovat mezi lidmi

Sestavu humanoidních robotů na Fakultě elektrotechnické (FEL) ČVUT rozšířil iCub, první robot vybavený všemi smysly. Jeho vlastnosti, zejména elektronická kůže, otevírají na katedře kybernetiky FEL ČVUT nové možnosti poznávání lidského mozku s pomocí umělé inteligence.

Robot iCub měří na výšku něco málo přes jeden metr a má rozměry čtyřletého dítěte. Místo kloubů a svalů jej ovládá 53 elektromotorů, dvě kamery fungují jako jeho oči a zvuky vnímá prostřednictvím dvou mikrofonů. Unikátní je ovšem jeho „hmat“, který umožňují čtyři tisíce senzorů zabudovaných v elektronické kůži.

„Je to první robot, o kterém se dá prohlásit, že je vybaven všemi smysly,“ říká dr. Matěj Hoffmann, vedoucí skupiny humanoidní robotiky. Skupinu působící na katedře kybernetiky Fakulty elektrotechnické ČVUT posílil iCub v červnu, aby díky svým vlastnostem dále rozvinul nové možnosti výzkumu v oblasti poznávání lidského mozku. Proporce dítěte a doposud nejrealističtější nápodoba lidské kůže ho předurčují pro simulaci procesů, kterými si člověk po narození osvojuje hmatem svoje okolí, včetně poznávání vlastního těla.

Schopnost prožívat vjemy dotykem je pro člověka a obecně savce typická a naši humanoidní roboti se tyto schopnosti snaží napodobovat. Výsledkem je, že se robot může naučit prožívat prostředí obdobným způsobem jako se to učí dítě, a to mu následně dá potenciál rozvíjet podobný typ poznání či orientace v prostoru. Robot v procesu učení postupuje obdobně jako dítě během prvního roku života: dotyky vytváří mapu povrchu svého těla s tím rozdílem, že se tato zkušenost nevpisuje do dětského mozku, ale do umělé neuronové sítě. Jednu takovou například vytvořil Matěj Hoffmann společně s doktorandem Zdeňkem Strakou. Dá se říct, že tento algoritmus je přímo inspirovaný funkcemi lidského mozku a výzkum přitom významně čerpá ze současných studií poznání v oblasti psychologie a neurověd, jež pracují přímo s člověkem.

„Náš výzkum se opírá o vědecký názor, že pro lidskou inteligenci je naprosto určující, že máme tělo. Poznání je neoddělitelné od fyzického těla a jeho senzorických a motorických systémů, takže pouze výpočetní modely nestačí,“ říká Matěj Hoffmann, který považuje lidi a obecně savce za nedostižné v tom, že jsou díky svému tělu schopní přizpůsobit se ve velmi krátké době podmínkám okolí.

Vědecká skupina dr. Hofmanna chce přispět k tomu, aby se humanoidní roboti ve své adaptabilitě lidem přiblížili a byli schopni se sami „kalibrovat“ podle podmínek okolí. Předpokladem k tomu jsou ovšem jejich pokročilé „smysly“, tak aby mohli vnímat změny v prostředí, například zaznamenali, že někdo vstupuje do jejich prostoru či byli schopni si uvědomovat dotyky. V této oblasti výzkumníci z katedry kybernetiky FEL ČVUT již mohou navazovat na výsledky svých předchozích výzkumů s upraveným robotem NAO, jehož pražský model byl jako jediný na světě rovněž vybaven elektronickou kůží.

Jedním z důsledků „polidštění“ robotů může být, že se budou umět autonomně a bezpečně pohybovat v prostředí zabydleném lidmi. „Naše prostředí nechceme předělat kvůli robotům, naopak chceme, aby se humanoidi do něho zapojili. Také tím, že jsou nám i svým vzhledem podobní, komunikuje se nám s nimi přirozeněji, než kdyby měli tvar dejme tomu krabice,“ vysvětluje dr. Hoffmann. Výhodou robotiky a jejích androidů při studiu těchto procesů je, že bere v úvahu jejich kontakt s okolím. Kromě toho lze na robotech simulovat změny nebo zranění, které na lidských modelech praktikovat nelze.

Robot iCub je navržený Italským technologickým institutem a nese výrobní číslo 47. Je prvním robotem svého druhu v České republice a  běží v prostředí otevřeného zdrojového kódu, který si může kdokoli stáhnout. 

Pražský humanoid byl pořízen v rámci projektu Výzkumného centra informatiky (Research Center Informatics) RCI. „Projekt RCI podporuje mnoho aspektů výzkumu v oblasti umělé inteligence, včetně robotiky. V minulých letech významně přispěl, mimo jiné, k úspěchu na DARPA SubT Challenge,” dodává prof. Tomáš Svoboda, vedoucí katedry kybernetiky FEL ČVUT.  Cena robota je přibližně 250 tisíc eur (v přepočtu přes 6,35 milionu korun). (16.9.2021)