211service.com
Rodney Brooks
Professorn som fick robotar att glida genom världen – och städa hus – genom att utmana konventionell visdom inom AI. 21 augusti 2019
Rodney Brooks Christie Där Klok
Rodney Brooks var het, uttråkad och isolerad hemma hos sina svärföräldrar i Thailand när han hade en inspiration som skulle omdirigera robotteknikområdet och leda till Roomba-dammsugare i miljontals hem.
Det var december 1984. Brooks fyllde 30, och som ny medlem av MIT-fakulteten försökte han få robotar att röra sig i världen. Om de kunde skulle de kanske uppfylla önskningar från science fiction: ge sig ut på farliga platser, utforska rymden, städa våra hus.
Men medan stationära robotarmar hade utfört repetitiva uppgifter i fabriker sedan 1960-talet, existerade knappt mobila robotar. Ett tidigt exempel var Shakey, en otymplig dator på hjul som utvecklades av forskare vid SRI International i slutet av 1960-talet och början av 70-talet. För att navigera i rum fyllda med stora block behövde Shakey så mycket beräkningskraft att den hade en trådlös länk till en stordator.
Forskare med artificiell intelligens försökte effektivisera Shakeys allmänna konfiguration med algoritmer som elegant kunde kristallisera en maskins masterplaneringsförmåga. Framstegen gick långsamt – bokstavligen. I slutet av 1970-talet utvecklade Stanfords Hans Moravec en vagn som skulle rulla ett tag innan han stannade, tog bilder och ritade sina nästa drag. Den kunde undvika hinder i ett rum, men den färdades en meter var 15:e minut.
Brooks ägnade sig åt ungefär liknande tillvägagångssätt 1984. I ett projekt funderade han på hur robotar matematiskt kunde svara för oprecision i sina rörelser när de uppdaterade kartor över sin omgivning. Innan han åkte till Thailand i en månad med sin dåvarande fru och deras lilla son producerade han världens tråkigaste papper, minns han. Full av matematiska ekvationer.
Brooks, som växte upp i Australien, pratade inte thailändska. Hans frus familj pratade inte engelska. Och när min fru var med sin familj pratade hon inte heller engelska, säger han. Så jag fick bara sitta där. Jag hade mycket tid att tänka. Jag dagdrömmer i den tropiska värmen och ser dessa insekter surra runt. Och de har små, små hjärnor, några så små 100 000 neuroner, och jag tänker, 'De kan inte göra den matematik som jag ber mina robotar att göra för en ännu enklare sak. De jagar. de äter. De söker föda. De parar sig. De går ur min väg när jag försöker slå dem. Hur gör de med allt det här? De måste organiseras annorlunda.'
Det var där saker och ting började. Det var a-ha!
Jeff Green/Rethink Robotics/WIkimedia commons
Buggar utvärderar inte varje situation, överväger olika alternativ och planerar sedan varje rörelse. Istället drivs deras hjärnor av återkopplingsslingor som finslipats under hundratals miljoner år. Småbitar av sensorisk information provocerar dem att reagera på specifika sätt; kombinationer av dessa reaktioner ger snabba, säkra beteenden. Så när Brooks kom tillbaka till Cambridge slutade han försöka programmera robotar med komplicerad matematik och började skriva mjukvara med enkla regler.
Den första maskinen han byggde på det här sättet, som han döpte till Allen för att hedra AI-forskaren Allen Newell, såg ut som en omvänd papperskorg på hjul. Den hade ekolod för att känna av föremål, och Brooks gav den en grundläggande instruktion: slå inte på saker. Allen satt där tills någon gick fram till den; sen flyttade den iväg. Därefter lade Brooks till en andra återkopplingsslinga. Han sa åt maskinen att vandra. Nu med bara några sensorer och två huvudmål kan den väva sig igenom ett trångt rum och hänga med en långsamtgående människa.
Brooks lade bara till ytterligare ett lager av feedback för att göra Allens beteende avsevärt mer komplext. Han sa åt Allen att upptäcka avlägsna platser och gå mot dem. Denna tredje regel skulle kunna undertrycka instinkten att bara vandra om inte den första regeln – Undvik hinder! – trädde i kraft. I så fall bör roboten återgå till att bara komma ur vägen innan den fortsätter till den avlägsna platsen.
Allen gjorde allt detta utan först bestämma sig att göra det eftersom varje uppsättning sensorer genererade tillräcklig feedback för att justera vad de andra två lagren gjorde. Det störde några av Brooks äldre inom AI, som hade ägnat decennier åt att arbeta med symboliska representationer av tanke och handling för datorer att bearbeta. Två framstående forskare berättade senare för Brooks att när han förklarade Allen på en konferens viskade den ene till den andre: Varför kastar den här unge mannen sin karriär?
Christie Där Klok
Oavskräckt replikerade Brooks Allens beteenden i leksaksbilar som heter Tom och Jerry. Han gjorde Herbert, som kunde upptäcka och ta tag i läskburkar. Djingis, en en--kilos bot med sex ben, kunde rusa över ojämn terräng.
I en tidning från 1990, Elephants Don't Play Chess, hävdade Brooks att hans robotar avslöjade bristerna hos klassiska AI-metoder som matade komplicerade världsmodeller till okroppsliga elektroniska hjärnor. Varför inte bara låta maskiner utforska världen? Världen är sin egen bästa modell, skrev Brooks. Den är alltid exakt uppdaterad. Den innehåller alltid varje detalj som måste kännas till. Tricket är att känna av det på lämpligt sätt och tillräckligt ofta.
Klassiska AI-forskare skulle påpeka saker som hans enkla robotar inte kunde göra. Men, svarade Brooks, med mer komplex feedback, maskiner som hans kunde utföra mer sofistikerade uppgifter. Likaså är det orättvist att hävda att en elefant inte har någon intelligens värd att studera bara för att den inte spelar schack, skrev han.
Brooks bevisade poängen på iRobot, ett företag som han grundade 1990 med två av sina elever, Helen Greiner ’89, SM ’90 och Colin Angle ’89, SM ’91. iRobot utvecklade mobila robotar för den amerikanska militären – botar som hittar och förstör landminor, söker igenom spillror eller bär utrustning för soldater – och släppte Roomba-dammsugaren 2002. Senare kom modeller som kan rensa dina rännor, tvätta ditt golv eller skura din pool. Företaget har sålt 25 miljoner robotar.
Brooks var mindre framgångsrik med Rethink Robotics, ett företag som han var med och grundade 2008. Rethink skapade robotar vid namn Baxter och Sawyer som kunde arbeta tillsammans med människor i fabriker och förpackningsanläggningar, men efterfrågan var svag och förra året sålde företaget av sin teknologi. Nu kokar Brooks upp en startup som heter Robust.AI som ska utveckla mjukvara för en rad robotar.
Även om datavetare har gjort fantastiska framsteg under det senaste decenniet med neurala nätverk och andra AI-tekniker, insisterar Brooks fortfarande på att maskiner inte kommer att bli riktigt intelligenta agenter om de inte också fysiskt engagerar sig i världen. Det sätter honom i strid med teknologer som säger att ultrakraftig AI är nära förestående, men han har aldrig haft något emot att vara en kontrarian.
Vetenskap fungerar genom att de flesta slänger sina karriärer, säger han. Du vet inte vem det kommer att bli. Du gör en intellektuell satsning, och du måste arbeta på den under lång tid, och det kanske lönar sig.