27/08/2021
Door Ad Spijkers
Onderzoekers ontwikkelen robots die zelfstandig coöperatief kunnen werken.
Wie ooit iemand hebt geholpen met het verplaatsen van meubels, weet je dat er coördinatie voor nodig is. Je moet tegelijkertijd duwen of trekken en reageren op basis van wat de ander doet. Dat maakt het een ideaal probleem om de samenwerking tussen robots te onderzoeken. Dus gaven onderzoekers van de University of Cincinnati robots een herkenbare taak om ze te leren hoe ze onafhankelijk maar coöperatief kunnen werken: een bank verplaatsen.
De onderzoekers ontwikkelden kunstmatige intelligentie om robots in computersimulaties te trainen om samen te werken om een bank –in dit geval een lange staaf als stand-in – rond twee obstakels te bewegen en door een smalle deur. Daarbij wilden ze de taak volbrengen met zo min mogelijk communicatie tussen de robots.
AI en simulatie
Geen van beide robots stuurde de andere aan en de robots deelden hun strategie niet van tevoren om de taak te voltooien. In plaats daarvan wendden ze zich tot kunstmatige intelligentie die genetische fuzzy logic wordt genoemd. Fuzzy logic is een regeltechniek die menselijke redenering nabootst door een eenvoudige binaire classificatie (ja, nee) te vervangen door graden van goed of fout. Genetische algoritmen passen individuele oplossingen aan om te 'leren' van resultaten uit het verleden om de prestaties in de loop van de tijd te optimaliseren.
Robots kregen de opdracht om de virtuele bank rond twee obstakels en door een smalle deur te dragen. Ze voltooiden die taak in simulaties 95% van de tijd met succes. Wat belangrijker is, ze waren voor 93% succesvol in een nieuw scenario met twee nieuwe onbekende obstakels en een deur op een andere plek. De robots hadden bijna evenveel succes zonder hertraining, zelfs toen onderzoekers andere factoren veranderden, zoals de grootte van de 'bank'.
Als robots zijn te trainen om semi-onafhankelijk te werken met zo min mogelijk informatie, is het systeem robuuster tegen falen en is het gemakkelijker voor grote groepen om samen te werken. De lange termijn doelstelling is dat meerdere robots kunnen samenwerken om moeilijke taken uit te voeren, zoals het verplaatsen van meubels.
Toepassingen
De onderzoekers voorzien tal van toepassingen. Taken die in de toekomst door meerdere mensen worden gedaan, zijn mogelijk door meerdere robots te doen. Uiteindelijk willen de onderzoekers dit uitbreiden naar tien of meer robots die samenwerken aan een project.
Als de mensheid bijvoorbeeld een groot habitat in de ruimte wil bouwen, zijn er veel robots nodig die samenwerken. Maar als het project afhankelijk is van een communicatienetwerk en dat valt uit, dan ligt het hele project stil. Als robots zelfstandig kunnen werken, zal het uitvallen van een robot niet veel uitmaken. De andere kunnen compenseren om de missie te voltooien.
Het ontwikkelde besturingssysteem is schaalbaar, zodat gebruikers een willekeurig aantal robots aan een taak kan worden toegevoegd. De gebruiker hoeft de robots niet opnieuw te trainen als er plotseling vier of zes in gebruik zijn. Als een of twee robots falen, kan de rest doorgaan. En je hoeft ze na afloop niet te trakteren op een pilsje.
Foto: Colleen Kelley/UC Creative