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Rodney Brooks
Il professore che ha fatto sfrecciare robot nel mondo e pulire casa sfidando la saggezza convenzionale nell'IA. 21 agosto 2019
Rodney Brooks Christie There Klok
Rodney Brooks era caldo, annoiato e isolato nella casa dei suoceri in Thailandia quando ha avuto un'ispirazione che avrebbe reindirizzato il campo della robotica e portato agli aspirapolvere Roomba in milioni di case.
Era il dicembre del 1984. Brooks stava compiendo 30 anni e, come nuovo membro della facoltà del MIT, stava cercando di far muovere i robot nel mondo. Se potessero, potrebbero esaudire i desideri della fantascienza: avventurarsi in luoghi pericolosi, esplorare lo spazio, pulire le nostre case.
Ma mentre i bracci robotici fissi svolgevano compiti ripetitivi nelle fabbriche sin dagli anni '60, i robot mobili esistevano a malapena. Un primo esempio è stato Shakey, un computer sgraziato su ruote sviluppato dai ricercatori dell'SRI International tra la fine degli anni '60 e l'inizio degli anni '70. Per navigare in stanze piene di grandi blocchi, Shakey aveva bisogno di così tanta potenza di calcolo da avere un collegamento wireless a un mainframe.
I ricercatori di intelligenza artificiale hanno cercato di semplificare la configurazione generale di Shakey con algoritmi in grado di cristallizzare elegantemente le capacità di pianificazione generale di una macchina. I progressi erano lenti, letteralmente. Alla fine degli anni '70, Hans Moravec di Stanford sviluppò un carrello che avrebbe rotolato per un po' prima di fermarsi, scattare foto e tracciare le mosse successive. Poteva evitare gli ostacoli in una stanza, ma percorreva un metro ogni 15 minuti.
Brooks stava perseguendo approcci più o meno simili nel 1984. In un progetto, stava cercando di capire come i robot potessero spiegare matematicamente l'imprecisione nei loro movimenti quando aggiornavano le mappe dell'ambiente circostante. Prima di andare in Thailandia per un mese con la sua allora moglie e il loro figlioletto, ha prodotto il giornale più noioso del mondo, ricorda. Pieno di equazioni matematiche.
Brooks, cresciuto in Australia, non parlava tailandese. La famiglia di sua moglie non parlava inglese. E quando mia moglie era con la sua famiglia, non parlava nemmeno inglese, dice. Quindi devo solo sedermi lì. Ho avuto molto tempo per pensare. Sognando ad occhi aperti nel caldo tropicale, sto guardando questi insetti ronzare in giro. E hanno cervelli minuscoli, minuscoli, alcuni piccoli come 100.000 neuroni, e sto pensando: 'Non possono fare la matematica che sto chiedendo ai miei robot di fare per una cosa ancora più semplice. Stanno cacciando. Stanno mangiando. Stanno cercando. Si stanno accoppiando. Si stanno togliendo di mezzo quando provo a schiaffeggiarli. Come fanno tutte queste cose? Devono essere organizzati in modo diverso.'
È lì che sono iniziate le cose. Quello era l'ah-ah!
Jeff Green/Rethink Robotics/WIkimedia commons
I bug non valutano ogni situazione, considerano varie opzioni e quindi pianificano ogni movimento. Invece, i loro cervelli sono guidati da circuiti di feedback affinati nel corso di centinaia di milioni di anni. Bocconcini di informazioni sensoriali li provocano a reagire in modi specifici; le combinazioni di queste reazioni si sommano a comportamenti rapidi e sicuri. Così, quando Brooks è tornato a Cambridge, ha smesso di provare a programmare robot con matematica complicata e ha iniziato a scrivere software con regole semplici.
La prima macchina che ha costruito in questo modo, che ha chiamato Allen in onore del ricercatore di intelligenza artificiale Allen Newell, sembrava un bidone della spazzatura rovesciato su ruote. Aveva un sonar per rilevare gli oggetti e Brooks gli diede un'istruzione di base: non colpire oggetti. Allen si sarebbe seduto lì finché qualcuno non si fosse avvicinato; poi si è allontanato. Successivamente, Brooks ha aggiunto un secondo ciclo di feedback. Disse alla macchina di vagare. Ora, con solo alcuni sensori e due obiettivi principali, potrebbe farsi strada attraverso una stanza affollata e tenere il passo con un umano che cammina lentamente.
Brooks ha aggiunto solo un ulteriore livello di feedback per rendere il comportamento di Allen sostanzialmente più complesso. Disse ad Allen di rilevare luoghi lontani e dirigersi verso di loro. Questa terza regola potrebbe sopprimere l'istinto di vagare semplicemente a meno che la prima regola - Evita gli ostacoli! - non entrasse in vigore. In tal caso, il robot dovrebbe tornare a togliersi di mezzo prima di continuare verso il punto distante.
Allen ha fatto tutto questo senza prima decidere per farlo perché ogni set di sensori ha generato un feedback sufficiente per regolare ciò che stavano facendo gli altri due livelli. Ciò ha infastidito alcuni degli anziani di Brooks nell'IA, che avevano trascorso decenni a lavorare su rappresentazioni simboliche del pensiero e dell'azione per l'elaborazione da parte dei computer. Due eminenti ricercatori in seguito dissero a Brooks che quando spiegò Allen a una conferenza, uno sussurrò all'altro: Perché questo giovane sta buttando via la sua carriera?
Christie There Klok
Imperterrito, Brooks ha replicato i comportamenti di Allen in macchinine di nome Tom e Jerry. Ha creato Herbert, che potrebbe rilevare e afferrare lattine di soda. Gengis, un robot da un chilogrammo con sei gambe, potrebbe correre su terreni irregolari.
In un articolo del 1990, Elephants Don't Play Chess, Brooks ha affermato che i suoi robot hanno rivelato le carenze degli approcci classici dell'IA che alimentavano complicati modelli del mondo a cervelli elettronici disincarnati. Perché non lasciare che le macchine esplorino il mondo? Il mondo è il suo miglior modello, ha scritto Brooks. È sempre esattamente aggiornato. Contiene sempre ogni dettaglio che c'è da sapere. Il trucco è percepirlo in modo appropriato e abbastanza spesso.
I ricercatori di IA classica indicherebbero cose che i suoi semplici robot non potrebbero fare. Ma, ha risposto Brooks, con un feedback più complesso, macchine come la sua potrebbero svolgere compiti più sofisticati. Allo stesso modo è ingiusto affermare che un elefante non ha un'intelligenza degna di essere studiata solo perché non gioca a scacchi, ha scritto.
Brooks ha dimostrato il punto in iRobot, un'azienda che ha fondato nel 1990 con due dei suoi studenti, Helen Greiner '89, SM '90 e Colin Angle '89, SM '91. iRobot ha sviluppato robot mobili per le forze armate statunitensi, robot che trovano e distruggono mine antiuomo, cercano tra le macerie o trasportano equipaggiamento per i soldati, e ha rilasciato l'aspirapolvere Roomba nel 2002. Successivamente sono arrivati modelli in grado di pulire le grondaie, lavare il pavimento o strofinare la tua piscina L'azienda ha venduto 25 milioni di robot.
Brooks ha avuto meno successo con Rethink Robotics, una società che ha cofondato nel 2008. Rethink ha creato robot chiamati Baxter e Sawyer che potevano lavorare insieme agli esseri umani nelle fabbriche e negli impianti di confezionamento, ma la domanda era debole e l'anno scorso l'azienda ha venduto le sue tecnologie. Ora Brooks sta preparando una startup chiamata Robust.AI che svilupperà software per una serie di robot.
Sebbene negli ultimi dieci anni gli scienziati informatici abbiano compiuto straordinari progressi con le reti neurali e altre tecniche di intelligenza artificiale, Brooks insiste ancora che le macchine non diventeranno agenti veramente intelligenti a meno che non si impegnino anche fisicamente con il mondo. Ciò lo mette in contrasto con i tecnologi che affermano che l'IA ultra potente è imminente, ma non gli è mai importato di essere un contrarian.
La scienza funziona per la maggior parte delle persone che buttano via le loro carriere, dice. Non sai chi sarà. Fai una scommessa intellettuale, e ci devi lavorare a lungo, e forse paga.