25/05/2021
Door Lilian Vermeer
Reflexen beschermen ons lichaam - bijvoorbeeld wanneer we onze hand terugtrekken van een hete kookplaat. Dergelijke beschermingsmechanismen kunnen ook nuttig zijn voor robots.
Prof. Sami Haddadin en Johannes Kühn (Munich School of Robotics and Machine Intelligence (MSRM)) onderzochten de reflexen van proefpersonen bij twee ‘schadelijke aanvallen’ tegelijk. Zo kregen proefpersonen aan de ene kant een slag op de hand, aan de andere kant was er kans op een botsing met een obstakel ter hoogte van de elleboog. De botsing moest worden vermeden wanneer de hand en arm naar achteren werden getrokken.
Kuhn: “Wij onderzochten de terugtrekbeweging en zagen dat de beweging zeer gecoördineerd is. Ook vonden wij dat de menselijke anticipatie op pijn een significante invloed heeft op de reflex. Als je weet dat het voorwerp achter je een soortgelijke pijn zal veroorzaken als het slaan op je vingers, dan trek je je arm en hand anders terug dan wanneer je weet dat het voorwerp achter je geen pijn veroorzaakt.”
Hoe kan zo'n vrij eenvoudig lijkend experiment bijdragen tot de ontwikkeling van intelligente high-tech machines zoals robots?
Haddadin: De beschermende terugtrekkingsreflex is een belangrijk onderdeel voor onze overleving als mens. Een klassiek voorbeeld is als je je hand tegen een hete kookplaat houdt. Zonder na te denken, trekken we onze hand terug zodra onze huid de hitte voelt. Robots hebben nog niet zulke reflexen. Bij dreigende botsingen gedragen zij zich doorgaans nog steeds tamelijk hersenloos: zij staan stil en bewegen niet totdat een mens ingrijpt.
In sommige situaties kan het nuttig of zelfs essentieel zijn voor de robot om zich terug te trekken. Bijvoorbeeld bij het contact met een hete kookplaat, anders zou dit uiteraard fatale gevolgen hebben. Bij MSRM werken we daarom aan de ontwikkeling van autonome, intelligente reflexmechanismen, als het ware als onderdeel van het centrale zenuwstelsel voor robots. Mensen dienen hier als model voor ons: hoe werken hun reflexen en wat kunnen wij ervan leren voor de ontwikkeling van intelligente robots?
Welke conclusies trek je uit je experiment voor de ontwikkeling van robots?
Kühn: We hebben inzicht gekregen in hoe reflexbewegingen in detail werken. De coördinatie van de mens moet je zien als het ware dat de schouder naar voren gegooid wordt om het terugtrekken van de hand te versnellen. Dit principe zou ook kunnen worden toegepast bij de ontwikkeling van reflexbewegingen in humanoïde robots: één robotledemaat zou kunnen worden gericht om een andere te beïnvloeden.
Moeten robots ook in staat zijn om te anticiperen op pijn?
Kühn: Dat zou een groot voordeel zijn omdat het zou kunnen helpen bij het classificeren van potentiële botsingen, d.w.z. ze indelen naar hoe gevaarlijk ze zijn - en zo nodig een terugtocht plannen. Dit zou niet alleen de veiligheid van de robot garanderen. Indien de robot bijvoorbeeld in staat zou zijn te anticiperen op de pijn van de mens, zou hij onmiddellijk kunnen ingrijpen in een situatie die gevaarlijk is voor de mens, om te voorkomen dat deze pijn lijdt.
Wat zijn je volgende stappen op weg naar een robot met een volledig ontwikkelde beschermende reflex?
Haddadin: De grote uitdaging van ons onderzoeksgebied tussen mens en machine is dat ons rolmodel - het menselijk reflexsysteem tot dusverre nog slechts zeer rudimentair wordt begrepen. En juist daar ligt de spannende wetenschappelijke uitdaging: aan de ene kant onze intelligente machines voortdurend verbeteren ondanks de beperkte kennis die we hebben van ons rolmodel. Aan de andere kant kunnen we de verworven inzichten gebruiken om beter te begrijpen hoe de mens functioneert.
Foto (TU München): Prof. Sami Haddadin (linksachter) en Johannes Kühn(rechts) leggen aan een proefpersoon uit hoe je een gevoelige robot gebruikt.