Robot “domestici” imparano autonomamente grazie a psicologia e fisica
Ingegneri della Columbia Engineering e del Toyota Research Institute sviluppano algoritmi pensati per migliorare le capacità di percezione dei robot
Ingegneri e informatici della Columbia Engineering e del Toyota Research Institute stanno lavorando insieme per creare robot domestici più avanzati che siano in grado di adattarsi all’ambiente circostante e di imparare a fare le cose in modo indipendente. Per raggiungere questo obiettivo, stanno utilizzando una combinazione di psicologia, fisica e geometria. Questo servirà per sviluppare algoritmi che consentano ai robot di comprendere il concetto di permanenza degli oggetti e di superare l’ipotesi del corpo rigido.
La “permanenza degli oggetti” e “l’ipotesi del corpo rigido”
Il concetto di permanenza degli oggetti è ben noto in psicologia e si riferisce alla comprensione del fatto che l’esistenza reale di un oggetto non dipende dalla sua visibilità in qualsiasi momento. Questo concetto è fondamentale per i robot per comprendere il nostro mondo dinamico e in continua evoluzione. Tuttavia, la maggior parte delle applicazioni di computer vision ignora completamente questo aspetto e tende a perdere di vista gli oggetti che vengono temporaneamente nascosti. Per risolvere questo problema, i ricercatori stanno insegnando alle reti neurali da inserire nei robot i concetti fisici di base che sono naturali per adulti e bambini. A differenza degli esseri umani, la comprensione della tridimensionalità del nostro mondo non è naturale per i computer. Il secondo passo del progetto è stato non solo quello di convertire i dati delle telecamere in 3D, ma anche di ricostruire l’intera configurazione della scena al di là di ciò che si può vedere. Addestrando la macchina a risolvere questo compito attraverso molti esempi, la macchina crea automaticamente un modello interno di come gli oggetti si muovono fisicamente in ambienti tipici. Questo lavoro potrebbe ampliare notevolmente le capacità di percezione dei robot domestici.
Inoltre, la maggior parte dei robot oggi è programmata con una serie di presupposti per funzionare. Uno di questi è l’ipotesi del corpo rigido, che presuppone che un oggetto sia solido e non cambi forma. Tuttavia, questo non è sempre vero nella realtà. Per superare questo problema, i ricercatori stanno utilizzando la fisica e la geometria per insegnare ai robot a riconoscere e adattarsi a oggetti che possono cambiare forma. In particolare, stanno sviluppando algoritmi che consentano ai robot di capire le proprietà fisiche degli oggetti e di prevederne il comportamento in modo più preciso. L’obiettivo di questo lavoro è quello di creare robot domestici avanzati in grado di fornire un supporto migliore, soprattutto agli anziani e alle persone con disabilità. Con una migliore comprensione dell’ambiente circostante e una maggiore capacità di adattamento, i robot saranno in grado di migliorare la qualità della vita delle persone, aumentando le loro capacità, liberando tempo e migliorando la loro sicurezza e il loro benessere personale.
L’algoritmo che facilita l’addestramento
Invece di cercare di tenere conto di tutti i parametri possibili, il suo team ha sviluppato un algoritmo, Iterative Residual Policy (IRP), che consente al robot di imparare dall’azione, rendendolo più generalizzabile e riducendo la necessità di enormi quantità di dati di addestramento. Questo ha costretto il gruppo a ripensare al modo in cui le persone compiono un’azione, come colpire un bersaglio con una corda. Di solito non pensiamo alla traiettoria della corda, ma cerchiamo di colpire l’oggetto per primo e adattiamo i nostri movimenti finché non abbiamo successo.
Allo stato attuale delle cose, i robot possono muoversi con successo in un ambiente strutturato con aree chiaramente definite e svolgere un compito simultaneamente. Tuttavia, un robot domestico veramente utile dovrebbe avere diverse abilità, essere in grado di lavorare in un ambiente non strutturato, come un salotto con giocattoli sul pavimento, e gestire situazioni diverse. Questi robot dovranno anche sapere come identificare un compito e quali sotto compiti devono essere eseguiti e in quale ordine. Inoltre, dovranno sapere cosa fare dopo se non riescono a svolgere un compito e come adattarsi alle fasi successive necessarie per raggiungere il loro obiettivo. Questo è quello che affermano gli esperti in materia.
