Ljudske ruke su zadivljujući alati. Evo zašto roboti imaju poteškoća da im pariraju

Ruke ljudi obavljaju hiljade složenih zadataka svaki dan – može li umjetnička inteligencija pomoći robotima da postignu nivo ovih izvanrednih ljudskih ekstremiteta?

Ljudska ruka je jedan od najspektakularnijih i fiziološki najintrigantnijih dijelova tijela. Sadrži više od 30 mišića, 27 zglobova, uz mrežu ligamenata i tetiva koje joj omogućavaju 27 stepeni slobode. Sam dlan sadrži više od 17.000 receptornih i nervnih završetaka. Ove karakteristike omogućavaju rukama da obavljaju zadivljujući niz veoma složenih zadataka kroz širok spektar različitih pokreta.

Ali to ne treba objašnjavati Sari de Lagarde.

U avgustu 2022. godine, bila je na vrhu svijeta. Upravo je popela Mount Kilimanjaro sa svojim mužem i bila je izuzetno fit. Međutim, samo mjesec dana kasnije, našla se kako leži u bolničkom krevetu, sa užasnim povredama.

Na povratku kući s posla, De Lagarde je poskliznula i pala između metro vagona i perona na stanici High Barnet u Londonu. Zgnječena od odlazećeg voza i još jednog voza koji je tada dolazio u stanicu, izgubila je desnu ruku ispod ramena i dio desne noge.

Nakon dugog procesa oporavka, ponuđena joj je proteza od strane Nacionalne zdravstvene službe Ujedinjenog Kraljevstva, ali ona je nudila vrlo malo u smislu normalnog pokreta ruke. Umjesto toga, činilo se da je prioritet bila forma, a ne funkcionalnost.

„Ne izgleda baš kao prava ruka“, kaže ona. „Moja djeca su je smatrala jezivom.“

Proteza je imala samo jedan zglob na laktu, dok je ruka bila statična masa na kraju. Devet mjeseci se borila da obavlja svakodnevne zadatke koje je prije uzimala zdravo za gotovo, ali onda joj je ponuđeno nešto transformativno – bionička ruka na baterije koja koristi umjetnu inteligenciju (AI) da bi predvidjela pokrete koje želi napraviti, detektujući sitne električne signale iz njenih mišića.

„Svaki put kad napravim pokret, ona uči“, kaže De Lagarde. „Mašina uči da prepozna obrasce i na kraju se pretvara u generativnu AI, gdje počinje da predviđa moj sljedeći potez.“

Čak i jednostavno podizanje nečega poput olovke i pomjeranje njezinih prstiju da zauzme poziciju za pisanje zahtijeva besprijekornu integraciju između tijela i mozga. Zadaci koji se obavljaju rukama, a koje radimo gotovo nesvjesno, zahtijevaju fino usklađivanje motoričkih kontrola i senzorne povratne informacije – od otvaranja vrata do sviranja klavira.

Sa ovakvom složenošću, nije ni čudo što pokušaji da se podudari svestranost i spretnost ljudskih ruku izmiču ljekarima i inžinjerima već vjekovima. Od rudimentarne ruke od željeza sa oprugama njemačkog viteza iz 16. vijeka, do prve robotičke ruke sa senzornim povratnim informacijama kreirane 1960-ih godina u Jugoslaviji, ništa se nije približilo prirodnim sposobnostima ljudske ruke. Do sada.

Napredak u umjetnoj inteligenciji donosi generaciju mašina koje se sve više približavaju ljudskoj spretnosti. Inteligentne proteze, kao ona koju je primila De Lagarde, mogu anticipirati i usavršavati pokrete. Robotima za branje mekog voća moguće je ubrati jagodu na polju i pažljivo je staviti u kutiju drugih bobica, bez da ih smoče. Roboti sa vizijom čak mogu pažljivo izvaditi nuklearni otpad iz reaktora. Ali da li će ikada moći konkurirati nevjerojatnim sposobnostima ljudske ruke?

Embodied AI

Nedavno sam rodila svoje prvo dijete. U trenutku kada je izašla iz svijeta, njena mala ruka nježno je obgrlila kažiprst mog partnera. Iako nije mogla da se fokusira na ništa više od nekoliko centimetara ispred sebe, njeni pokreti ruku i ruku su uglavnom ograničeni na nesvjesne refleksne radnje koje joj omogućavaju da uhvati objekat kada je stavljen u njenu dlan. To je divan prikaz osjetljivosti naše spretnosti, čak i u našim prvim trenucima – i daje nagovještaj koliko se ona poboljšava kako odrastamo.

Tokom narednih mjeseci, vid moje kćeri će se dovoljno razviti da joj omogući dubinsko opažanje, dok će motorni korteks njenog mozga rasti, pružajući joj sve veću kontrolu nad njenim ekstremitetima. Njeni nesvjesni zahvati će ustupiti mjesto namjernijem hvatanju, njene ruke će slati signale nazad njenom mozgu, omogućujući joj da napravi fine prilagodbe u pokretu dok osjeća i istražuje svijet oko sebe. Trebat će joj nekoliko godina odlučnog napora, pokušaja, grešaka i igre da dostigne nivo spretnosti ruku koje posjeduju odrasli.

A slično kao što beba uči kako da koristi ruke, spretnost robota koji koriste embodied AI slijedi sličnu mapu puta. Takvi roboti moraju koegzistirati sa ljudima u okruženju i učiti kako da izvrše fizičke zadatke na temelju prethodnog iskustva. Reaguju na svoje okruženje i fino podešavaju svoje pokrete kao odgovor na te interakcije. Pokušaji i greške igraju veliku ulogu u ovom procesu.

„Tradicionalna AI obrađuje informacije, dok embodied AI percipira, razumije i reaguje na fizički svijet“, kaže Eric Jing Du, profesor građevinskog inženjeringa na Univerzitetu Florida. „Ona u suštini omogućava robotima da ‘vide’ i ‘osjete’ svoje okruženje, omogućavajući im da izvršavaju radnje na način sličan ljudskom.“

Ljudski senzorski sistemi mogu detektovati sitne promjene i brzo se prilagođavati promjenama zadataka i okruženja, kaže Du. „Oni integrišu više senzorskih ulaza kao što su vid, dodir i temperatura. Roboti trenutno nemaju ovaj nivo integriranog senzornog opažanja.“

No nivo sofisticiranosti brzo raste. Ulazi robot DEX-EE. Razvijen od strane Shadow Robot Company u saradnji sa Google DeepMind, to je robotska ruka sa tri prsta koja koristi tendonske vozače kako bi omogućila 12 stepeni slobode. Dizajnirana za istraživanje spretnosti manipulacije, tim iza DEX-EE-a se nada da će demonstrirati kako fizičke interakcije doprinose učenju i razvoju generalizovane inteligencije.

Svaki od njenih tri prsta sadrži senzore na vrhovima, koji pružaju trodimenzionalne podatke o okolini, kao i informacije o njihovoj poziciji, sili i inerciji. Uređaj može rukovati i manipulisati delikatnim objektima, uključujući jaja i naduvane balone, bez oštećenja. Čak je naučila da pozdravi – nešto što zahtijeva reakciju na smetnje sa spoljašnjih faktora i nepredvidljive situacije. Trenutno, DEX-EE je samo istraživački alat, a ne za primjenu u stvarnim radnim situacijama gdje bi mogao interagirati sa ljudima.

Razumijevanje kako da obavljaju ovakve funkcije bit će ključno kako roboti postaju sve prisutniji uz ljude, kako na radnom mjestu, tako i kod kuće. Koliko, na primjer, robot treba stisnuti starijeg pacijenta dok ga premješta na krevet?

Jedan istraživački projekat na Fraunhofer IFF Institutu u Magdeburgu, Njemačka, postavio je jednostavan robot koji je ponavljao “udarce” ljudskim volonterima u ruku ukupno 19.000 puta kako bi pomogao svojim algoritmima da nauče razliku između potencijalno bolnih i udobnih sila. Ali neki spretniji roboti već pronalaze svoje mjesto u stvarnom svijetu.

Uspon robota

Robotičari već dugo sanjaju o automatama sa antropomorfnom spretnosti koja odgovara ljudskim sposobnostima. Ali čak i najnoviji robot, Hiroshi Ishiguro, koji koristi neuronetske algoritme, i dalje je samo početak.