Как се използва изкуственият интелект в роботиката?

Роботиката с изкуствен интелект, понякога наричана „физически ИИ“ или „въплътен ИИ“, представлява използването на изкуствен интелект, за да се подпомогне работата на машините във физическия свят. Вместо просто да генерира текст или изображения, системата трябва да свърже възприятието, разсъжденията и действието.

Роботът може да използва камери, сензори за дълбочина, сензори за сила, микрофони или сензори за положение, за да разбере какво се намира около него. Моделите за изкуствен интелект могат да помогнат за интерпретирането на тези сигнали, разпознаването на обекти, следването на инструкции, планирането на маршрут, избора на начин на хващане или преценката кога дадено действие е опасно.

Това не означава, че всеки робот е хуманоид с универсално предназначение. Повечето полезни роботи днес все още са специализирани: фабрични манипулатори, складови роботи, системи за проверка, хирургически инструменти, дронове, автономни превозни средства, роботи за доставки или сервизни машини. Изкуственият интелект разширява обхвата на това, което те могат да възприемат и към което могат да се адаптират, но хардуерът и средата все още имат значение.

За един робот възприятието означава превръщането на необработените данни от сензорите в полезно разбиране за околната среда. Самият образ от камерата е само пиксели. Сканирането с лидар е само разстояния. Сензорът за сила е само числа. Изкуственият интелект помага тези сигнали да се превърнат в обекти, повърхности, препятствия, хора, инструменти и състояния на задачата.

Моделите за компютърно зрение могат да разпознават детайли на сглобяващата линия, да проверяват за дефекти, да изчисляват дълбочина, да проследяват движещ се обект или да определят къде трябва да се приближи захватът на робота. Мултимодалните модели могат да комбинират изображения с текстови инструкции, докато специализираните модели за възприемане могат да работят локално на хардуера на робота, което позволява вземане на решения с ниска латентност.

Възприемането е и мястото, откъдето започва несигурността. Промените в осветлението, отраженията, затъмненията, прахът, разхвърляните предмети и необичайните обекти могат да объркат модела. Надежден робот се нуждае от проверки за достоверност, резервно поведение и нива на безопасност, вместо да приема, че всеки резултат от възприемането е правилен.

Една от най-активните области в областта на изкуствения интелект и роботиката е свързването на естествения език с действията. Човек може да каже: „Вземи синята кутия“ или „Премести тези части в тавата за проверка“. Роботът трябва да преобразува тази инструкция в обекти, координати, планове за движение и команди за управление.

Моделите „зрение-език-действие“ са създадени именно за този вид връзка. Те могат да приемат визуална информация и езикова команда, след което да изпълнят действие или поредица от действия. На практика тези модели обикновено работят с контролери от по-ниско ниво, ограничения за безопасност и софтуер, специфичен за конкретния робот, вместо да заменят цялата роботизирана система.

Ето защо роботиката с изкуствен интелект се различава от чатбота. Грешно изречение може да бъде поправено, но грешно движение може да повреди оборудването или да изложи хората на риск. Моделът с изкуствен интелект е само един слой в по-голяма система, която трябва да проверява действията преди и по време на тяхното изпълнение.

Роботите могат да се учат от различни видове данни: демонстрации, извършвани от хора, дистанционно управление, данни от сензори, видеозаписи, синтетични сцени, симулационни среди и изпитания в реални условия. Целта е моделът да бъде изложен на достатъчно разнообразие, за да може да се справя със задачи извън рамките на една идеално предварително определена ситуация.

Симулацията е особено важна, тъй като събирането на данни от реални роботи е бавно, скъпо и понякога рисковано. Симулиран склад, лабораторен стенд или производствена клетка могат да генерират множество примери, да тестват редки крайни случаи и да обучават алгоритми, преди те да бъдат внедрени на реален хардуер.

Трудността се състои в прехода. Поведение, което работи в симулация, може да се провали, когато реалният захват се подхлъзне, обектът е по-тежък от очакваното или осветлението се промени. Ето защо екипите по роботика съчетават симулацията с реални данни, оценка, фина настройка и предпазливо внедряване.

Роботите, задвижвани от изкуствен интелект, вече са полезни в среди, където задачите са повтарящи се, структурирани или свързани с критични изисквания за безопасност. Производствените роботи могат да проверяват детайли, да подпомагат сглобяването или да обработват материали. Складските роботи могат да се придвижват по коридорите, да преместват стоки и да подпомагат работните процеси по изпълнение на поръчките.

Роботите се използват също така в селското стопанство, минното дело, логистиката, медицината, лабораторната автоматизация, инспекцията на инфраструктурата и обществената безопасност. В много случаи най-ценната система не е хуманоиден робот, а специализиран робот, който надеждно изпълнява една задача в ограничена среда.

Хуманоидните роботи привличат вниманието, защото могат да работят в пространства, предназначени за хора. Все още обаче е трудно да се въведат в широка употреба. Балансът, сръчността, издръжливостта на батерията, цената, надеждността и безопасността остават основни ограничения, въпреки подобряващото се качество на моделите и хардуера.

Цифровите системи с изкуствен интелект могат да работят изцяло в рамките на центрове за данни и софтуерни продукти. Роботиката трябва да се справя с физическия свят: триене, тегло, сила, променящо се осветление, неравни подове, чупливи предмети, движещи се хора и хардуер, който се износва.

Забавянето също е от значение. Роботът може да се наложи да реагира в рамките на милисекунди, а не секунди. Част от изчисленията може да се извършва в облака, но много решения трябва да се изпълняват на самото устройство или в близост до робота, за да може системата да остане отзивчива дори при ограничена връзка.

Безопасността е друга съществена разлика. Роботизираната система се нуждае от сензори, аварийни спирачки, сертифицирани контролери, разрешения, физически ограничения и човешки надзор. По-мощните модели на изкуствен интелект могат да направят роботите по-гъвкави, но те не премахват необходимостта от инженерна дисциплина.

Насоката е ясна: роботиката се развива към модели, които могат да се приспособяват към по-широк спектър от задачи, да се учат въз основа на по-малко демонстрации и да се адаптират към различни роботизирани тела. Отворените набори от данни в областта на роботиката, инструментите за симулация и базовите модели на роботи улесняват експериментирането.

Най-вероятният напредък в краткосрочен план не е създаването на един универсален робот за дома. Той се състои в по-голяма автономност в складове, фабрики, лаборатории, болници, ферми, инспекционни процеси и превозни средства, както и в по-мощни изследователски платформи за хуманоиди и мобилни манипулатори.

Роботиката, базирана на изкуствен интелект, също ще доведе до нарастване на търсенето на инфраструктура. Обучението на роботизирани модели може да изисква симулации, графични процесори (GPU), капацитет за съхранение и процеси за оценка. Внедряването на роботи може да изисква чипове за изчисления в периферията, мрежови връзки, мониторинг и надеждни софтуерни актуализации. Поради това физическият изкуствен интелект е част от същата инфраструктурна картина, в която се вписват моделите, изчисленията, графичните процесори и центровете за данни.