麻省理工学院建立系统C-LEARN让机器人相互培训新技能机器人
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如果人们能够不用编程教机器人执行新任务,那么很快,机器人助手将会成为人们日常生活的一部分。如果你不得不学习给机器人编码,那还不如自己做三明治。现在,一个新系统让教育机器人变得像教孩子一样容易。这带来了方便,但也让人担忧——如果你担心机器人统治的话,因为它们能够利用这个系统彼此共享技能。


有两个训练机器人的基础方法。其中一个是对它的动作进行编程,这需要时间和编码特长。另一个是通过牵引它的四肢移动它们的数字表示,或者通过自己执行任务然后让机器人模仿。但一些复杂的任务有时需要比个人用双手操作的更加精确,其中一个很好的例子就是拆除炸弹。


现在,利用一个叫作C-LEARN的系统,科学家向一台机器人灌输了一个知识库,在学习新任务时,它能够仅用几个简单步骤就实现智能化应用。


“C-LEARN采用了一种非常实用且非常好的方法。”美国加州大学伯克利分校自动化学家、并未参与此项研究的Anca Dragan说。


在这个系统中,人类用户首先需要建造这个机器人的知识库。研究人员在一个软件程序中通过敲击和牵引四肢,教一个名叫Optimus的双臂机器人学习。它们操作了一些动作,比如抓住一个圆柱的顶部,或是一个方块的旁边。它们从不同位置执行了7次任务。这些动作每次都会有些许变化,机器人在此过程中寻找一些模式,并将其融入自己的系统。例如,如果抓手经常大约与物体平行,那么机器人会推断平行是这一过程中的一个重要因素。


在这一点上,该研究带头人、麻省理工学院的计算机学家Claudia Pérez D’Arpino说,这个机器人“有些像一个两岁的孩童,它知道如何接近一个物体并抓取它”。利用知识库,机器人能够仅用一种演示学习新的多步骤任务。用户可以用C-LEARN软件像机器人展示想要的任务,然后允许或是纠正机器人的尝试。这是一次性就可以解决的问题。


“机器人能够遵从10多年来存在的几何约束。”西雅图华盛顿大学自动化专家、并未参加此项研究的Maya Cakmak说,“然而,到目前为止只有专家能够利用它们。”


为了检测这个系统,研究人员把4个多步骤任务教给Optimum:捡起一个瓶子把它放进一个桶中,用双臂抓起并水平举起一个托盘,用一只手打开一个盒子并用另一只手按里面的按钮,用一只手抓住一个立方体上的手柄并用另一只手将木棒从立方体中直接拿出来。在每个任务中,Optimus都收到了一个演示,然后做了10次尝试。在40次尝试中,成功率达37次,研究人员将在今日举行的美国电气和电子工程师协会(IEEE)国际机器人与自动化会议上报告这一进展。


对于更加复杂的挑战,研究人员将Optimus的知识库和对于4个任务的计划输入两足平衡机器人Atlas的模拟系统。Atlas设法完成了全部四个任务。但在研究人员删除其中一些输入的知识后,比如保持某个动作的平行性约束之后,任务失败了。


D’Arpino说,这样的知识转移会产生实际应用。“你可以教一个机器人在德国的一家工厂做一件事,没有理由你不能把它转移到加拿大的机器人身上。”当然,对于那些担心未来机器人在互联网世界中彼此传授新技术的人来说,他们可能会认为这是机器人统治世界的第一步。


D’Arpino正在研究当人们和Optimus首次交流时能否教给它们新的技能。尽管她还没有准备好详细讨论,不过她认为到目前为止充满了潜力。下一步,她希望能够教机器人将它们学到的技术灵活地运用到工作中。


最终的一个目标是教机器人拆弹,这一复杂任务通常需要机器人以高精准度快速定向。其他的应用包括在灾难中搜救人、制作电子产品以及帮助病患或懒人做家务。“把机器人请进家门具有潜力,但现实是目前它们什么也做不了。”D’Arpino说,“怎样才能让机器人在你的家中不像真空呢?这有些难。”不过,她希望改变现状。


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