麻省理工學(xué)院的團(tuán)隊(duì)正在建造一個(gè)人形機(jī)器人

馬薩諸塞州坎布里奇 - 羅德尼布魯克斯的最終目標(biāo)是建立指揮官數(shù)據(jù)。

當(dāng)被迫時(shí)，他承認(rèn)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)類似于人類星際迷航角色的機(jī)器人“可能不會(huì)在我的一生中發(fā)生”，但“這就是驅(qū)使我的東西。擁有思維機(jī)器人的夢(mèng)想。”

一路上，麻省理工學(xué)院人工智能實(shí)驗(yàn)室主任布魯克斯教授相信他的工作將幫助我們理解人類的智慧。他說(shuō)：“創(chuàng)造一個(gè)思維機(jī)器人的行為迫使我們就智力的運(yùn)作方式提出正確的問(wèn)題，因?yàn)槲覀儽仨殦碛兴械牟糠謥?lái)實(shí)現(xiàn)它。” 由此產(chǎn)生的機(jī)器人也可用于測(cè)試關(guān)于人類智力發(fā)展的各種理論。

遇見(jiàn)Cog，這是一個(gè)人形機(jī)器人，正在開(kāi)啟這一盛大的冒險(xiǎn)之旅，也是唯一的此類機(jī)器。現(xiàn)在已經(jīng)四年了，它是布魯克斯教授及其同事關(guān)于如何構(gòu)建智能機(jī)器人的想法的試驗(yàn)平臺(tái)。Cog，實(shí)際上接近一個(gè)大男人的上半身，已經(jīng)“學(xué)會(huì)”了一些基本技能。例如，它可以觸及視覺(jué)目標(biāo) - 兒童很早就學(xué)會(huì)了 - 它可以模仿研究人員來(lái)回?fù)u頭或上下點(diǎn)頭。

為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，研究人員已經(jīng)解決并解決了一些嚴(yán)重的工程問(wèn)題。例如，與傳統(tǒng)機(jī)器人不同，Cog的手臂可以安全地進(jìn)行交互。因此，一些機(jī)器人組件獲得專利，可通過(guò)麻省理工學(xué)院技術(shù)許可辦公室獲得許可。

Cog的創(chuàng)造者將其設(shè)計(jì)建立在體現(xiàn)的基礎(chǔ)上，人與機(jī)器人一樣需要人體形態(tài)來(lái)塑造人類思想。“我們對(duì)世界的體驗(yàn)受到我們身體的限制，”富士通計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程教授布魯克斯博士說(shuō)。

一個(gè)看起來(lái)像人的機(jī)器人也更容易與人交互，研究人員認(rèn)為這種相互作用對(duì)于Cog的發(fā)展至關(guān)重要。“孩子不會(huì)坐在黑匣子里學(xué)習(xí) - 他通過(guò)與父母，看護(hù)人和其他人互動(dòng)來(lái)學(xué)習(xí)，”電氣工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)系(EECS)研究生Brian M. Scassellati說(shuō)。 。布魯克斯教授說(shuō)：“人們走向科格，與它交談，看著它。” 這提供了“豐富的數(shù)據(jù)來(lái)源，可供學(xué)習(xí)。”

為了與實(shí)施例保持一致，Cog構(gòu)建了感知能力，如視力和一些基本的運(yùn)動(dòng)技能(它可以移動(dòng)它的四肢)。這種架構(gòu)允許機(jī)器人以類似人的方式與其環(huán)境進(jìn)行交互。這個(gè)想法是簡(jiǎn)單的交互將導(dǎo)致簡(jiǎn)單的行為，而這些行為反過(guò)來(lái)會(huì)相互建立，使更復(fù)雜的行為更容易。“這就是大自然所做的。孩子們首先要學(xué)會(huì)看物體，然后才能找到它們，”Scassellati先生說(shuō)，他在Cog上的工作主要集中在社交互動(dòng)上。

研究人員已經(jīng)“教授”Cog一些與手眼協(xié)調(diào)相關(guān)的技能，例如如何搖動(dòng)頭部和伸手去拿物體。Scassellati先生說(shuō)：“目前尚不清楚Cog現(xiàn)在能夠更輕松地了解其他任務(wù)，因?yàn)樗廊绾螌?shí)現(xiàn)某些目標(biāo)，但我們有一些數(shù)據(jù)表明這種整體方法可能會(huì)成功。” 例如，在早期的工作中，布魯克斯教授及其同事建造了昆蟲(chóng)機(jī)器人，學(xué)會(huì)了使用這種“基于行為”的方法走向智能。

Cog通過(guò)軟件程序?qū)W習(xí)，該程序處理從機(jī)器人與其環(huán)境的交互中流入的信息。但是，Cog不是針對(duì)給定任務(wù)預(yù)編程的。Scassellati先生說(shuō)：“對(duì)于工廠自動(dòng)化等機(jī)器人來(lái)說(shuō)，這很好，因?yàn)檐囬T出現(xiàn)在完全相同的位置，而且焊接順序完全相同。” “但是，如果你處于一個(gè)變化的環(huán)境中，那就不那么有用了，因?yàn)橐坏┧l(fā)生變化，你為特定任務(wù)完成的所有數(shù)學(xué)都將無(wú)效。”

Cog團(tuán)隊(duì)希望機(jī)器人能夠在許多不同的情況下工作。因此，研究人員使用了各種模仿發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)“學(xué)習(xí)”程序。這些程序基本上允許Cog通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)來(lái)學(xué)習(xí)。因此，當(dāng)它第一次嘗試學(xué)習(xí)某項(xiàng)任務(wù)時(shí)，它并不是很好。但每次失敗，它都會(huì)從錯(cuò)誤中吸取教訓(xùn)，并隨著時(shí)間的推移逐步改進(jìn)。然后，機(jī)器人可以將其學(xué)到的內(nèi)容應(yīng)用于在不同條件下完成相同任務(wù)。

例如，大約兩年前，研究人員給了Cog一個(gè)新的頭腦。然而，憑借其古老的頭腦，他們教會(huì)機(jī)器人掃視它的眼睛，或者非?？焖俚匾苿?dòng)它們以使視野中的物體居中(人類每秒做兩到三次)。Scassellati先生說(shuō)：“當(dāng)我們切換到新的頭部時(shí)，我們只需使用相同的軟件并讓它再次運(yùn)行，機(jī)器人基本上重新學(xué)習(xí)如何掃視，即使新頭部的機(jī)制完全不同。”

所有這些努力的關(guān)鍵是Cog的大腦，它由圍繞機(jī)器人身體和背部散布的許多計(jì)算機(jī)組成。EECS研究生Matthew M. Williamson解釋說(shuō)：“將大部分計(jì)算機(jī)放在船外可以解決許多工程問(wèn)題。”

每套計(jì)算機(jī)代表了Cog“神經(jīng)系統(tǒng)”的不同部分。例如，一個(gè)冰箱大小的機(jī)架中的計(jì)算機(jī)處理電機(jī)控制。正在建設(shè)的大腦的一部分--Cog的“聯(lián)想皮層” - 將允許機(jī)器人做更復(fù)雜，互動(dòng)的行為。

Cog的眼睛和手臂也是基于人類的。機(jī)器人的視覺(jué)系統(tǒng)包括我們擁有的相同基本控制。例如，它的眼睛可以跟蹤移動(dòng)的物體和掃視。

最近威廉姆森先生在機(jī)器人上安裝了第三代武器，“利用武器本身固有的固有特性，使電機(jī)控制任務(wù)變得更容易”，他說(shuō)。把一個(gè)容器的牛奶放回冰箱里的圖片。威廉姆森先生說(shuō)：“你使用手臂的擺錘特性以平滑的方式做到這一點(diǎn)。” 相比之下，“剛剛移動(dòng)手臂，這是傳統(tǒng)機(jī)器人般的方式來(lái)完成任務(wù)。”

傳統(tǒng)的機(jī)器人手臂對(duì)于人類來(lái)說(shuō)也是危險(xiǎn)的。他們被編程為以某種力量移動(dòng)某種方式，如果他們擊中了一個(gè)他們將繼續(xù)推動(dòng)的物體。這可能打破了手臂。此外，“如果你在路上的對(duì)象 - 一個(gè)人 - 它可能會(huì)變得混亂，”布魯克斯教授說(shuō)。

Cog團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的武器對(duì)其環(huán)境有反應(yīng)。除此之外，如果有東西擋住了手臂，它就會(huì)停止移動(dòng)。根據(jù)手頭的任務(wù)，手臂也可以制成剛性或松軟的。

這項(xiàng)工作的關(guān)鍵是物理彈簧系統(tǒng)和由Williamson先生和AI實(shí)驗(yàn)室和EECS的Gill A. Pratt教授開(kāi)發(fā)的“虛擬彈簧”軟件。威廉姆森先生說(shuō)：“通過(guò)物理彈簧，手臂可以順從，穩(wěn)定，并可承受碰撞和沖擊負(fù)荷而不會(huì)受到損壞。” 該軟件允許手臂比傳統(tǒng)機(jī)器人更像人類的手臂。該系統(tǒng)的一部分有專利，第二項(xiàng)專利正在申請(qǐng)中。

目前正在開(kāi)發(fā)的機(jī)器人的其他部分包括對(duì)身體和頭部的壓敏皮膚，以及面部表達(dá)的能力(該工作由EECS研究生Cynthia Breazeal(Ferrell)進(jìn)行)。

然而，Cog永遠(yuǎn)不會(huì)有腿。威廉姆森先生說(shuō)：“只需要解決腿部的工程問(wèn)題 - 并使其保持原狀 - 將花費(fèi)我們所有的時(shí)間。” “此外，”他繼續(xù)說(shuō)道，“即使沒(méi)有腿，我們還有足夠的東西可以學(xué)習(xí)。嬰兒在走路之前很久就會(huì)發(fā)生很多有趣的行為。”

所以Cog繼續(xù)發(fā)展壯大。“我們不知道這會(huì)走向何方，”斯卡塞拉蒂先生說(shuō)，“但我認(rèn)為，一旦結(jié)束，我們都將獲得哲學(xué)副學(xué)士學(xué)位!”

Cog團(tuán)隊(duì)的其他成員是EECS研究生Robert E. Irie，Matthew J. Marjanovic和Charles C. Kemp。這項(xiàng)工作的部分資金來(lái)自海軍研究辦公室，部分資金來(lái)自無(wú)限制的禮品基金。