Любопытный робот открывает учёным детскую психологию

Программы по созданию искусственного интеллекта идут полным ходом во всём мире. Оценка их успеха зависит от того, что вы называете интеллектом. Но, может быть, люди начали не с того конца? Недавно компьютерщики из Sony создали искусственное любопытство.

Этот эксперимент проводит парижская лаборатория информатики Sony (Sony Computer Science Laboratory Paris), единственная лаборатория Sony по компьютерным наукам, находящаяся вне Токио.

 

 

Её исследователи выступают на научных симпозиумах и издают работы в академических журналах, хотя очень часто то, чем они занимаются, больше напоминает игры, или так называемое техно-искусство (ArtBots).

Однако, это вполне серьёзные исследования. В частности, проект "Игровая площадка" (Playground Experiment), который находится на стыке психологии, биологии и робототехники.

Авторы решили выяснить, как дети в возрасте до одного года учатся взаимодействовать с окружающим миром. Только вот средство выбрали неожиданное для такой цели — собачку Aibo. Нет, дети не играют с электронным псом. Сама собака-робот выступает в качестве модели ребёнка.

Корректные модели для процессов, происходящих в голове малыша — это большой вызов для учёных. Во множестве работ описано, как люди получают новые навыки, предлагая связь между сенсорно-моторным развитием и познавательными функциями.

Но немного существует моделей, способных объяснить, как всё же такие навыки появляются и показывают способность к самоорганизации. Имеются в виду модели низкого уровня, описывающие самые примитивные правила поведения.

В начале робот не знает, что "удобно" ударять лапой в том же самом направлении, в каком смотришь; а ещё, к примеру, он открывает и закрывает рот, не зная, в каких случаях это приведёт к тому, что в пасть что-то фактически попадёт (фото с сайта playground.csl.sony.fr).

Подход специалистов из Sony, на первый взгляд, странен. Они вдохновились биологическими системами, чтобы создать архитектуру управления автономными роботами, имитирующую познание.

Все собаки Aibo на это способны, но, в общем-то, в весьма простой степени. Однако одна Aibo, живущая в столице Франции, существенно отличается от собратьев.

Этой собачке программисты проекта "вживили" любопытство, чтобы исследовать мотивации, заставляющие робота непрерывно пробовать этот мир "на вкус".

Какие мотивации могут у машины, у неё ведь и свободы воли нет? Ну, всё относительно.

Итак, наш необычный робот оборудован основными моторными "примитивами" (простыми программами контроля всех видов движений каждой конечности в отдельности).

Никаких сложных программ (типа согласования движений лап и головы) там не было, это было имитацией новорождённого, который ничего ещё не умеет. В том числе — правильно двигаться. Собака должна всему научиться сама.

Эти примитивы запускает в действие оригинальный программный движок под названием "Интеллектуальное адаптивное любопытство" (Intelligent Adaptive Curiosity).

Он осмысленно выбирает действие собаки в зависимости от ситуации и получает обратную связь в виде сигналов видеокамеры, инфракрасного сенсора, датчика касания и сенсоров положения конечностей и тела.

Постепенно собака обучается точно рассчитывать "укус" (фото с сайта playground.csl.sony.fr).

Программа любопытства побуждает машину активно исследовать окружающий мир. Она разделена на три части.

1. Система предсказания, выявляющая результат действий робота в той или иной ситуации и прогнозирующая такие результаты в дальнейшем.

2. Мета-система предсказания, которая систематизирует ошибки первой системы, а также учится предсказывать и их изменение в течение долгого времени, сравнивая результат воздействия робота на объекты с чередой результатов, достигнутых в похожих ситуациях.

3. Модуль выбора действия, который выбирает "поступки" с максимальным ожидаемым сокращением величины ошибки (промаха).

Такой "самомотивированный" робот сосредотачивается на задачах (действиях), которые ни слишком предсказуемы, ни слишком трудны, чтобы их результаты можно было прогнозировать.

Это гарантирует плавное и непрерывное развитие в собаке всё более и более сложных образчиков поведения. А разве это не похоже на действия малыша?

Сам эксперимент состоял в помещении собачки-робота в игровой манежик с целым рядом предметов.

Некоторые из них были прямо под ногами, другие поодаль, но до них можно было дотянуться. К третьим нужно было пройти несколько шагов, наконец, оставшиеся — просто были видны, но недостижимы.

И что же? К удивлению исследователей, постаравшихся составлять программы так, чтобы у машины было как можно меньше предопределённых действий и как можно больше "творческих", незапланированных движений, Aibo поступила так, как поступает младенец.

Так точно по цели не попадёшь (фото с сайта playground.csl.sony.fr).

После короткой фазы небольших случайных движений тела машина "сосредоточилась" на том, чтобы лишь поворачивать голову в разные стороны, пристально глядя на объекты и обнаруживая, где они расположены.

Во второй фазе робот перешёл к простым действиям, типа попыток повернуться и "укусить" предмет, но, однако же, без специфических выбранных заранее целей.

В третьей фазе начали преобладать более сложные виды моторных программ: собака пробовала перемещать ноги, наблюдая за результатом.

В четвертой и пятой фазе робот начал выполнять действия по отношению к достижимым объектам: пытался укусить их, затем — ударить лапой.

Все эти переходы и фазы не были предопределены, они — результат самоорганизации программы внутри машины, свободная эволюция правил поведения, в зависимости от опыта собаки.

Так, постепенно робот учился и узнавал, что этот шарик будет качаться на верёвочке, если по нему ударить, и может задеть, если не отойти, а вот эта игрушка мешает пройти к вот той, а та штуковина находится далеко за границей "мира" и так далее, и тому подобное.

А вот теперь стратегия выбрана правильная (фото с сайта playground.csl.sony.fr).

То есть, робот не только познавал мир, но в процессе этого познания самостоятельно учился двигаться правильно, решая ту или иную задачу (например, схватить зубами игрушку), поставленную, опять-таки, самому себе.

Мир собаки, конечно, был очень мал и сравнительно прост, но зато авторы проекта показали, что в поведении младенцев и их робота есть общие черты, а значит — составленные правила и принципы самоорганизации могут рассматриваться как возможная модель познания окружающего маленьким человеком.

Пусть модель неполная и наверняка не отражающая всю картину. И всё же. Это один из тех случаев, когда люди, обучившие чему-то робота, в свою очередь, научились у машины.

А интересно, насколько эти исследования далеки от создания роботов-детей?

Статья о науки и техники получена: Membrana.ru