מתכון לרובוט מוצלח: קצת מודעות עצמית

מחזה לשתי נפשות (אחת מהן דיגיטלית)

המקום: מעבדה בקיימברידג', מסצ'וסטס

הזמן: עכשיו

משתתפים: אהרון אדסינגר (Edsinger), רובוטיקאי; דומו (Domo), רובוט

אהרון: "היי, דומו."

דומו: "דומו."

אהרון: "מדף, דומו."

דומו: "מדף."

דומו מסתכל סביבו ומאתר משטח גבוה, מושיט את ידו הימנית ונוגע במשטח (מוודא שעיניו לא הטעוהו).

דומו מושיט את ידו השמאלית אל אהרון, ואהרון מניח בידו הפתוחה של הרובוט שקיק פולי

 קפה.

דומו מעביר את השקיק לידו הימנית ומניח אותו על המדף.

אהרון: "קופסה."

דומו: "קופסה."

אהרון מושיט לדומו קופסה גדולה, ודומו אוחז אותה בשתי ידיו. אהרון זז אחורה ושמאלה. דומו נע כך שהקופסה תהיה קרובה לאהרון. אהרון מניח בקופסה כמה חפצים.

אהרון: "שולחן."

דומו: "שולחן."

דומו מניח את הקופסה על השולחן.

(מחיאות כפיים, מסך)

מחזה זה מוצג לעתים קרובות במעבדה של אדסינגר (בלא מחיאות הכפיים והמסך), והוא מייצג סיטואציה של אדם הנעזר ברובוט בסידור חפצים בבית.

מי שאינו עוסק ברובוטיקה אולי לא יבחין בכך, אבל הרובוט דומו מפגין כאן הצלחה במשימות קשות במיוחד: קואורדינציה של ידיים ועיניים, מניפולציה של חפצים שהרובוט לא הכיר לפני כן, ושיתוף פעולה עם אדם באמצעות מעקב ויזואלי אחר תנועותיו של האדם ואחר החפצים שהאדם מחזיק. אלה הן רק חלק מיכולותיו של דומו, שהוא אחד הרובוטים הראשונים המסוגלים לבצע מספר רב של מטלות בתוך המרחב האנושי.

מרחבים נפרדים

רובוטים המופיעים בספרות המדע הבדיוני הם לעתים מסוכנים: הם תוקפים בני-אדם מכיוון שהם מסרבים לשרת, ושואפים להשתחרר מהשעבוד או לשעבד (או להרוג) את בני-האדם. ההבדל בין הדמיון למציאות הוא אירוני: במציאות, רובוטים עשויים להיות מסוכנים מכיוון שעדיין לא הצלחנו ללמד אותם להתייחס לבני-אדם בסביבתם. בקווי ייצור רובוטיים, למשל, יש גדרות ביטחון שאותן אסור לעובדים לחצות לפני שיכבו את הרובוטים.

בין גדרות אלה, הרובוטים "שולטים" – לא כתוצאה מתוקפנות ושאיפות כיבוש, אלא מכיוון שהתוכנה השולטת ברובוט אינה מוכנה (או אינה מוכנה מספיק) לאפשרויות של שינוי בסביבה שבה פועל הרובוט. הרובוט מבצע בדיוק את הפעולה שתוכננה עבורו. פעולה זו עשויה לכלול תנועות מהירות, הזזה של עצמים כבדים ופעולות מסוכנות (כמו ריתוך או מסמור). ב-1979 התרחש כנראה המוות הראשון המיוחס לרובוט, במפעל יציקה במישיגן. ב-1981 נהרג מהנדס תחזוקה ביפן כאשר עבר את גדר הביטחון כדי לתקן רובוט, אך לא כיבה אותו בצורה מלאה.

הפתרון שאימצו קווי הייצור הוא למעשה הפרדת המרחבים שבהם פועלים הרובוטים מהמרחבים שבהם

 עשויים להימצא בני-אדם. מגבלה זו מקטינה מאוד את הפוטנציאל של שימוש ברובוטים. אם נרצה לעבוד יחד עם רובוטים באותו מרחב, הם חייבים להיות רגישים לקיומנו, לצרכים שלנו ולמגבלותינו.

פרט לבעיות הבטיחות, יש עוד סיבה חשובה להפרדת מרחבי הפעולה: המרחב האנושי אינו ניתן לצפייה מראש. חפצים, חיות ואנשים עשויים להופיע, לנוע, להשתנות ולהיעלם. אפילו אם רובוט תוכנן רק למשימה אחת בחדר אחד, עליו להתאים את עצמו למגוון עצום של אפשרויות.

נקח לדוגמה רובוט שכל תפקידו לאסוף כלים מהשולחן, להעבירם לכיור, לרחוץ אותם ולהניח במתקן הייבוש. אם היינו מתכננים רובוט זה כפי שמתכננים רובוט לקו ייצור, היינו מזינים לתוכנה של הרובוט תיאור מדויק של כל כלי שהוא עשוי למצוא, והיינו מחייבים את המשתמשים לשים כל כלי במקום מיוחד על השולחן. כמו כן היינו חייבים למקם במדויק את השולחן והכיסאות, לוודא שאין שום מכשול על הרצפה ולהרחיק חפצים מיותרים מהשולחן ומהכיור.

בסוף ההכנות היינו יוצאים מהחדר לפני שהרובוט מתחיל לפעול, ומוודאים שאף אחד מבני הבית או מחיות הבית לא יוכלו להיכנס. רובנו נתעלם ממוצרים כאלה, ונתעניין רק כאשר הרובוט יוכל לפעול איתנו באותו מרחב.

אבל האם באמת אנו זקוקים לרובוט רוחץ כלים? האם אין אלה מותרות המיועדות רק למכורים לטכנולוגיה ולעצלנים? למעשה, לטכנולוגיות אלו יש משמעות רבה לחיינו בעתיד. ברבות מהארצות המפותחות, האוכלוסייה המזדקנת צפויה להזדקק לעזרה הרבה מעבר ליכולת כוח העבודה (עובדים מקומיים יחד עם עובדים זרים). רובוטים שיעזרו בעבודות הבית יהיו התחלה טובה להתמודדות עם אתגר חשוב זה.

אתגרים קוגניטיביים

מה נדרש כדי שרובוט יתפקד במרחב האנושי? עליו להיות מסוגל לזהות חפצים רלוונטיים למשימתו, אפילו אם לא נתקל בחפצים אלה לפני כן: לדוגמה, הרובוט שוטף-הכלים צריך להיות מסוגל לטפל בספל חדש, השונה מהספלים ומהכוסות שנתקל בהם בעבר.

עליו "לדעת פיזיקה" ברמה של חיי היומיום: היכן אפשר להניח כלי, ואיזה צד של הכלי צריך לפנות כלפי מטה כדי שהכלי יישאר יציב במקומו לאחר שישחרר אותו מידיו (התשובה לכך שונה במקרים שונים: הנחת הכלי על

 מדף שונה מהנחתו במתקן הייבוש, ועל הרובוט לדעת כי במתקן הייבוש עדיף להניח כוסות כשפתחן כלפי מטה, אף שהן יציבות גם כשפתחן כלפי מעלה).

עליו לזהות את העצמים בסביבתו הנדרשים לביצוע הפעולה – בדוגמה שלנו שולחן, כיור, סבון כלים וכו'. עליו לזהות מכשולים ולהימנע מהם. עליו להתייחס במיוחד לאנשים, להימנע מפגיעה בהם ומהפרעה לפעולתם (דמיינו את הרובוט לוקח כלים מהשולחן תוך כדי הארוחה), ולהיות קשוב לצורכיהם כפי שהם מובעים בפקודות מילוליות או בתנועות גופם.

דרישות אלה הן רק חלק מהתוצאה של המעבר למרחב המשותף, והן מתווספות לדרישות הנוגעות לביצוע המשימה עצמה: בדוגמה שלנו, המשימה היא שטיפת כלים. אם אנו מצפים מהרובוט לפעול טוב יותר ממדיח הכלים עליו, למשל, לזהות כתמים. איך אנו מבדילים בין עיטורים על צלחות לבין לכלוך? איך יעשה זאת הרובוט?

למעשה, דרישות אלו הן כלליות למדי, ואם הרובוט עומד בהן, אזי הוא לא יהיה מוגבל לשטיפת כלים בלבד: הוא יוכל לעשות הרבה יותר. אלו חדשות טובות, כי המגבלות שהגדרנו עם הצגת הדוגמה הן מחמירות מדי – הנחנו שהרובוט יכול להעביר כלים רק מהשולחן אל הכיור ומהכיור אל משטח הייבוש. ודאי נרצה שהוא יוכל גם לאסוף כלים ממשטחים נוספים, לקחת כלי שנגיש לו, ולהעביר כלים ממשטח הייבוש אל ארון האחסון (או לייבש את הכלים בעצמו). אם יוכל לעשות כל זאת, יוכל הרובוט לבצע מטלות נוספות, לפחות אלו הכרוכות באיסוף, בניקוי ובסידור.

לעומת זאת, אם נפחית מאוד את הדרישות, נוכל למצוא מקום גם לרובוטים פשוטים הרבה יותר שבכל זאת מבצעים פעולות מועילות במרחב האנושי. הדוגמה הידועה ביותר היא הרובוטים שואבי האבק או מכסחי הדשא: בדרך-כלל רובוט כזה נע בתחום מוגבל, ובתוך תחום זה המכשור שלו פועל באותה צורה (שאיבת אבק, כיסוח דשא).

כיסוי התחום שעליו מופקד הרובוט מבוצע על-ידי צירוף של ניסיונות לכיסוי שיטתי של שטח, יחד עם תנועות אקראיות (כדי להתמודד עם מכשולים ועם צורות שטח בלתי צפויות). על היכולת לפעול במרחב האנושי משלמים רובוטים אלה בחוסר גמישות: לא זו בלבד שהם מוגבלים לסוג אחד בלבד של פעילות, אלא שהם מסוגלים לקבל ולעבד מעט מאוד מידע מהסביבה (כמו מיקומם של קירות, לאחר שנתקלו בהם). לפיכך, אף שהם פועלים ליד בני-אדם, קשה לומר שיש שיתוף פעולה כלשהו בינם לבינינו.

אנטומיה של רובוט

איזו חומרה צריך הרובוט לכלול? ככלל, הוא זקוק לחיישנים כדי לקבל מידע על הסביבה ולהיות מסוגל לפעול בסביבה. ברור הצורך בחיישנים הממלאים תפקיד של "עיניים" כדי לראות את הסביבה, ושל "אוזניים" כדי לקבל הוראות, אך גם חושים נוספים חייבים להתקיים: בפרט, על הרובוט לחוש בהתנגדות לפעולותיו, אם כדי שידע מתי הוא אוחז חזק מספיק (ולא חזק מדי) בחפץ, אם כדי שנוכל "לאחוז בזרועו" ולהפנות אותו לכיוון אחר ואם כדי שיוכל לאמוד את מסת החפץ שהוא מרים (אם לא יאמוד את מסת ומשקל החפץ, לא יוכל לתכנן תנועה מבוקרת של הרמתו והזזתו).

כדי לפעול בסביבה, הרובוט צריך יכולת תנועה: "זרועות" ו"אצבעות" לאחיזה, תנועת חלקים מהגוף או כולו, והזזת ה"עיניים" כדי לכוון אותן לאזור הרצוי. כדאי גם לצייד אותו בקול כדי לדבר עם מפעיליו. יש היגיון רב בבניית רובוט כזה בצורה שתחקה את מבנה גוף האדם: מבנה זה מוכר למהנדסים, שיכולים לקבל השראה מפעולת המערכות הביולוגיות; הוא מוכר למשתמשים האנושיים, שיוכלו להתייחס אליו ביתר קלות; והוא מתאים לסביבה ולחפצים שעוצבו לשימוש בני-אדם.

החומרה הנדרשת עבור הרובוט ניתנת כיום להשגה מן המוכן. התוכנה היא החלק הקשה. למעשה, תוכנה שתגיע להישגים אלו כבר תתקרב להישגים הקוגניטיביים של כמה מבעלי-החיים המפותחים: מודעות לסביבה, שיתוף פעולה, תכנון מראש של פעולות, שימוש בכלים ולמידת מיומנויות חדשות.

אפשר גם לטעון כי נדרשת כאן רמה מסוימת של מודעות עצמית: הרובוט חייב לראות את עצמו כ"סוכן" בתוך הסביבה, כלומר חפץ שלא רק קיים בסביבה אלא גם פועל בתוכה כדי להגשים יעדים ידועים, בדומה לאופן שבו בני-האדם מהווים "סוכנים". בלא "מודעות" כזו יהיה קשה להשיג שיתוף פעולה בין הרובוט לבין בעליו האנושיים, מכיוון שבפעולותיהם של בני-האדם ובהוראותיהם יש הנחה סמויה של קיום הרובוט כ"סוכן". הנחה לא-מודעת זו גורמת לאדם לפעול כאילו לרובוט יש מטרות שהוא שואף אליהן, כמו גם מצבים לא-רצויים שהרובוט ישאף להימנע מהם.

לדוגמה, אם אדם הורה לרובוט "בוא הנה", וביניהם נמצא שולחן, הרובוט יקיף את השולחן כדי להגיע למקום הנדרש. האדם, המתייחס לרובוט כ"סוכן", מצפה למסלול תנועה זה וכבר מושיט את ידו אל הכיוון שממנו הוא מצפה שהרובוט יגיע.

אף שכיוון הושטת היד אינו כיוונו של הקו הישר בין האדם לרובוט, על הרובוט להבין כי בכוונת האדם למסור לו חפץ כלשהו, וכבר להתחיל בפעולה הנדרשת כדי לקבל את החפץ. כולנו כל-כך רגילים לאינטראקציות כאלו, עד שאיננו מודעים לכך שאנו מנבאים כל העת את התנהגות האנשים מסביבנו. כדי לחוש בהבדל, נחשוב על אדם המפעיל מכונית-צעצוע הנשלטת מרחוק: המפעיל יודע כי המכונית אינה "סוכן עצמאי", ולכן יוביל אותה במסלול הנכון מסביב לשולחן, בעוד שהוא מצפה מהרובוט לנוע במסלול "הגיוני" בלא הדרכה.

כדי להתאים את עצמו, הרובוט חייב לפענח את פעולות האדם בהתאם לכך שהאדם מנבא את פעולות הרובוט, ומתבסס לצורך ניבוי זה על תחושתו כאילו הרובוט הוא בעל אינטליגנציה ומטרות. כפי שדוגמה זו מראה, אם הרובוט לא יהיה מתוכנן לראות בעצמו "סוכן", הוא יתקשה להבין אפילו הוראות פשוטות בלא הסברים מייגעים ומפורטים ובלא התנגשות של פעולותיו עם תנועותיהם וצורכיהם של בני-האדם. 

קישורים

אתר תחום "רובוטים חיים ונושמים" של CSAIL :

המאמר "פילים לא משחקים שחמט":

אתר הרובוט דומו

בחלק ב' של הכתבה: על שושלת הרובוטים של MIT

ישראל בנימיני עובד בחברת ClickSoftware בפיתוח שיטות אופטימיזציה מתקדמות.

מתוך גיליון אוגוסט של "גלילאו"