14/07/2022
Door Ad Spijkers
Amerikaanse onderzoekers bouwen een robot die zichzelf leert begrijpen, in plaats van de wereld eromheen.
Mensen hebben een duidelijk zelfbeeld. Elke atleet of fashionista weet dat ons lichaamsbeeld niet altijd nauwkeurig of realistisch is, maar een belangrijk stuk informatie dat bepaalt hoe we in de wereld functioneren. Ergens in ons brein hebben we een zelfmodel dat vertelt welk volume van onze directe omgeving we innemen, en hoe dat volume verandert als we bewegen.
Mensen krijgen hun lichaamsmodel als baby's, en robots volgen dit voorbeeld. Een team van de Columbia University in the City of New York heeft een robot gemaakt die zonder menselijke hulp vanaf het begin een model van zijn hele lichaam leert. In een studie laten de onderzoekers zien hoe hun robot een kinematisch model van zichzelf creëerde en vervolgens zijn zelfmodel gebruikte om beweging te plannen, doelen te bereiken en obstakels te vermijden in verschillende situaties. Hij herkende zelfs automatisch de schade aan zijn lichaam en compenseerde dat vervolgens.
Spiegel
De onderzoekers plaatsten een robotarm in een cirkel van vijf streaming videocamera's. De robot keek door de camera's heen terwijl hij vrij bewoog. Als een baby die zichzelf voor het eerst in een spiegelzaal verkent, wiebelde en kronkelde de robot om te leren hoe zijn lichaam precies bewoog als reactie op verschillende motorische commando's. Na ongeveer drie uur stopte de robot. Het interne diepe neurale netwerk was klaar met het leren kennen van de relatie tussen de motorische acties van de robot en het volume dat hij in zijn omgeving innam.
De onderzoekers waren erg benieuwd hoe de robot zich zichzelf voorstelde. Maar je kunt niet zomaar in een neuraal netwerk kijken. Nadat de onderzoekers worstelden met verschillende visualisatietechnieken, ontstond geleidelijk het zelfbeeld. Het was een soort zacht flikkerende wolk die het driedimensionale lichaam van de robot leek te verzwelgen. Terwijl de robot bewoog, volgde de flikkerende wolk hem zachtjes. Het zelfmodel van de robot was nauwkeurig tot ongeveer 1% van zijn werkruimte.
Zelfbewustzijn
De onderzoekers zijn zich bewust van de grenzen, risico's en controverses rond het verlenen van meer autonomie aan machines door middel van zelfbewustzijn. Maar het vermogen van robots om zichzelf te modelleren zonder menselijke hulp heeft pluspunten. Het bespaart arbeid, maar de robot kan ook zijn eigen slijtage bijhouden en zelf schade detecteren en compenseren . Dat is volgens de onderzoekers belangrijk omdat we autonome systemen nodig hebben om zelfredzamer te zijn.
Het werk maakt deel uit van een lange zoektocht naar manieren om robots een vorm van zelfbewustzijn te geven. Zelfmodellering is daar een primitieve vorm van. Als een mens, dier of robot een nauwkeurig zelfmodel heeft, kan hij beter functioneren in de wereld, betere beslissingen nemen en heeft hij een evolutionair voordeel.
De wetenschappelijke publicatie vindt u hier.
Foto: Jane Nisselson and Yinuo Qin/Columbia Engineering