De la Homo Sapiens la Robot Sapiens (II)
Data: 16-30 aprilie 2024
Continuăm, în numărul de față, publicarea articolului „De la Homo Sapiens la Robot Sapiens". Reamintim că, în prima parte a textului (apărut în numărul precedent al Universului ingineresc), au fost evidențiate unele particularități structurale și funcționale ale roboților antropomorfi, fiind prezentate succint mai multe module structural-funcționale, și anume: modulul de deplasare, modulul trunchiului, modulul membrelor superioare și modulul capului.
- Credit foto: www.freepik.com
Structura deosebit de complexă rezultată prin asamblarea celor patru module rezultă din Fig. 4, în care se observă un robot antropomorf biped la care nu s-au adăugat elementele de protecție.
Privitor la funcționarea generală a unui robot antropomorf, se precizează numai că acesta este un sistem mecatronic complex, cu posibilitatea de interpretare și deplasare autonomă limitată în mediul natural, având, pe lângă sistemul de locomoție și manipulare antropomorfe, toate celelalte subsisteme care se întâlnesc la un robot în general: subsistemul energetic (motor), subsistemul de măsurare (interceptor), subsistemul senzorial (exteroceptor), subsistemul de calcul și comandă.
- Fig. 4. O structură de robot umanoid
b. Exemple de roboți antropomorfi
Dintre multiplele variante de roboți antropomorfi realizați până în prezent, s-au selectat câteva variante considerate reprezentative. În fiecare caz s-a evidențiat o parte dintre particularitățile structurale, constructive și funcționale.
b.1. Robotul Shadow
Denumit și robotul de lemn, acest robot (Fig. 5), de interes mai mult istoric, realizat în 1987, are o pereche de picioare performante acționate cu fire, un sistem complex de control și comandă, dar nu avea încă membre superioare. Proiectul nu a mai fost continuat.
- Fig. 5. Robotul antropomorf SHADOW
b.2. Robotul ASIMO
Ultima variantă a roboțelului umanoid Honda, denumit Asimo, urmează după o serie întreagă de precursori (șapte roboți experimentali urmați de variantele P1, P2, P3 și P4, care arată evoluția acestuia de la o platformă bipedă la varianta de astăzi).
Ultimul reprezentat al acestei familii de roboți (Fig. 6) are 1,20 m înălțime, are o greutate de 43 kg și o viteză de 1,6 km/oră (inclusiv pe scări și în pante), vorbește și înțelege mai multe comenzi vocale, în mai multe limbi, este capabil să dea mâna. Timpul de verificare a senzorilor și ajustare a mișcărilor elementelor cinematice este de mai puțin de 4 minute, poate identifica direcția unei comenzi vocale și o poate urma.
- Fig. 6. Robotul Asimo
Problema dificilă a menținerii echilibrului biped a fost rezolvată prin folosirea unui bloc de giroscoape (oarecum echivalent cu urechea internă umană), care transmite semnale electrice către un sistem predictiv de control al mișcării, care coordonează mișcările corpului.
b.3. Robotul Kismet
Realizat, numai la nivelul capului, la Massachusetts Institut of Technology (Laboratorul de Inteligență Artificială), a fost gândit să interacționeze efectiv cu omul. Kismet zâmbește și clipește din ochi atunci când i se zâmbește. În funcție de atitudinea interlocutorului, adoptă o expresie specifică (dintre cele programate) în contextul unei înțelegeri reciproce, a unei complicități. Se intenționează ca robotul să poată analiza gesturile, expresiile partenerului pentru a deduce din acestea intențiile și a identifca stările de spirit ale acestuia.
2. Robotul umanoid
Roboții umanoizi sunt diferiți față de roboții antropomorfi prin aceea că tind să fie foarte asemănători cu oamenii. Astfel, robotul umanoid ar trebui să fie în mare parte asemănător omului privind: aspectul general exterior, simțurile principale (văz, auz, miros, pipăit sau chiar gust), capacitatea de comunicare verbală, de prelucrare a informației, capacitatea de a lua decizii limitate, autonomia și puterea de a efectua activități lucrative similare cu cele pe care le poate efectua omul, o anumită sensibilitate, o inteligență artificială avansată etc. Indiferent de nivelul la care a ajuns sau ar putea ajunge roboții umanoizi, nu este lipsit de interes să fie reamintite cele patru legi destinate roboților, formulate de Isaac Asimov:
1. Un robot nu poate pune în pericol omenirea sau, prin inacțiune, nu poate permite să i se aducă atingere omenirii;
2. Un robot nu poate vătăma o ființă umană sau, prin inacțiune, nu poate permite să i se aducă atingere unei ființe umane, cu excepția cazului în care aceasta ar însemna o violare a unei legi de grad superior;
3. Un robot trebuie să asculte ordinele ființelor umane, cu excepția cazului în care acestea ar intra în contradicție cu o lege de ordin superior;
4. Un robot trebuie să își protejeze existența atâta vreme cât acest lucru nu intră în contradicție cu o lege de grad superior.
Legislații speciale privind roboții se au în vedere în mai multe țări (în special privind drepturile roboților), fiind în discuție sau chiar parțial aprobate.
În prezent, în categoria roboților umanoizi se consideră că se pot încadra, în primul rând, roboții: Optimus-Tesla, Phoenix, Figure 01 și H1 , care sunt prezentați succint în continuare.
2.1. Robotul umanoid Optimus-Tesla
Robotul umanoid Optimus de la Tesla, anunțat încă din 2021 și dezvoltat în anii ce au urmat, numit și Tesla Bot, are o alură umanoidă, 173 cm înălțime, 57 kg, o capacitate de transport al unei sarcini utile de 20 kg. Se preconizează să fie controlat de același sistem AI pe care îl dezvoltă Tesla pentru sistemul avansat de asistență pentru șofer folosit în mașinile Tesla. Sarcinile propuse sunt cele periculoase, repetitive și plictisitoare pentru oameni, inclusiv din procesele de fabricație. În decembrie 2023, a fost prezentată varianta corespunzătoare generației 2 (Fig. 7).
- Fig. 7. Robotul Optimus: Gen1 (a), Gen. 2 (b) și exemplu de activitate într-un proces tehnologic (c)
2.2. Robotul umanoid Phoenix
Acest robot umanoid a fost conceput plecând de la principiul: Pentru a fi de uz general, un robot trebuie să poată îndeplini aproape orice sarcină de lucru, așa cum te-ai aștepta de la o persoană, în mediul în care se află munca. Phoenix, un robot de generația șase, are o formă asemănătoare omului, cu înălțime de 170 cm, cântărește 70 kg, sarcina utilă maximă este de 30 kg și viteza maximă de 4,8 km/oră. Mâinile sunt deosebit de performante, totalizând 20 de grade de mobilitate, cu o dexteritate și capacitate de manipulare fină apropiate de cea a mâinii umane (pielea artificială este sensibilă tactil). Este dotat cu o arhitectură cognitivă și o platformă software avansată, bazată pe AI, controlată de un sistem avansat Carbon, care îi permite să traducă limbajul natural, să gândească și să acționeze pentru a îndeplini sarcini ca o persoană umană (utilizează Deep Learning și Reinforcement Learning). Este proiectat de MERPHI, care a colaborat cu Sanctuary AI, pentru a crea primii roboți cu inteligență asemănătoare omului. Prototipul a fost prezentat în 2023 (Fig. 8), la manifestarea TIME Best Inventions 2023 (Vancouver, 24 octombrie).
- Fig.8. Robotul umanoid Phoenix: ansamblu (a) și detaliu (b)
2.3. Robotul umanoid Figure 01
Figure 01 (al firmei OpenAI), este un robot umanoid automat, alimentat de ChatGPT, care poate efectua sarcini autonome de bază și poate efectua conversații în timp real cu oamenii - cu ajutorul ChatGPT. Robotul poate să planifice acțiuni viitoare și chiar să reflecteze asupra memoriei sale. Ochii săi (camere de luat vederi performante) înregistrează împrejurimile după care le trimit la un model complex de limbaj vizual antrenat de OpenAI, care trimite imaginile înapoi la robot. La cerere, robotul îndeplinește sarcinile respective, fiind ușor ezitant când este vorba de a răspunde la întrebări. În Fig. 9 este arătată capacitatea robotului de a lucra într-o bucătărie.
- Fig. 9. Robotul umanoid Figure 01: manipulează o farfurie (a) și un pahar și o cutie (b)
În perspectiva apropiată se dorește ca robotul să înlocuiască omul în locuri de muncă periculoase și pentru a atenua lipsa de forță de muncă în anumite domenii. O primă aplicație în acest sens este folosirea acestor roboți în fabrica BMW din Sartanburg, Carolina de Sud, pentru fabricarea bateriilor de înaltă tensiune și a vehiculelor electrice, investiție de mai multe miliarde de dolari. Unul din reprezentanții de frunte de la OpenAI, Brett Adcock, a declarat, de curând: Avem nevoie de roboți umanoizi în lumea reală, care să facă o muncă reală.
2.4. Robotul umanoid chinezesc H1
Compania chineză de tehnologie Unitree Robotics a creat un robot umanoid revoluționar cu un „creier" AI extrem de sofisticat. Start-up-ul din Hangzhou a programat H1 să se adapteze rapid la terenul din fața sa, oferindu-i mai multă stabilitate în mișcările sale. Robotul a devenit, de asemenea, cel mai rapid robot umanoid din lume, cu o viteză de 3,3 m/s. Acest robot va fi produs într-un număr mare și, prin perfecționările viitoare, poate ocupa o poziție importantă pe piața acestor roboți.
3. Elemente de inteligență artificială
Particularitatea esențială a roboților antropomorfi, dar mai ales a roboților umanoizi, este reprezentată de dotarea lor cu inteligență artificială.
Inteligența artificială, succint, poate fi definită ca o situație, care capacitează calculatoarele și mașinile să învețe, să gândească și să emită judecăți (după G. Tzafestas, 1995).
Plecând de la modelul funcționarii creierului uman (pentru orice situație, creierul procesează informația și are o reacție inteligentă) s-au identificat diferite soluții pentru prelucrarea informațiilor. Baza de plecare a fost constatarea că mintea umană nu atinge fizic lumea, ci interpretează și manipulează informațiile trecute la ea prin simțuri... O manipulare similară de informații poate fi efectuată de un calculator, făcută în anii 1950 la o conferință din New Hampshire. S-a dat astfel startul în conceperea programelor de calculator specifice inteligenței artificiale. Specificitatea constă în capacitatea de a reprezenta cunoștințele simbolic. S-au identificat trei căi principale de reprezentare a cunoștințelor: logica predicatului, cadrele și sistemele pe bază de reguli.
Recunoașterea tiparelor (modelelor) este o tehnică mai complexă prin care se pot extrage trăsături de date, care se pot stoca, pentru a fi recunoscute în alte situații.
Sistemele de recunoaștere a tiparelor funcționează în mai multe etape: descompunere (descompunerea informațiilor în componente mai mici); reconstrucție, pentru formarea datelor inițiale folosind un model construit de sistem; transformare (testarea preciziei modelului folosind o serie diferită de componente pentru a recunoaște datele inițiale); recunoaștere - presupune analiza noilor componente pentru a vedea dacă se potrivesc aceluiași model ca și tiparul.
- Fig.10. Neuron artificial (a) și rețea neuronală multistrat (b)
Calculatoarele care procesează informațiile în acest fel folosesc rețele neuronale (care învață similar creierului, prin captarea informațiilor și modificarea legăturilor electrice dintre diferitele părți ale rețelei). În Fig. 10a se arată modelul unui neuron artificial, iar în Fig. 10b structura unei rețele neuronale multistrat.
Unul dintre produsele definitorii ale inteligenței artificiale este sistemul expert (o combinație între cunoașterea teoretică și o colecție de reguli euristice de rezolvare, provenite din experiența practică). Un astfel de sistem (Fig. 11) are următoarele părți componente principale: baza de cunoștințe, o mașină de inferență și o interfață cu utilizatorul.
- Fig. 11. Structura unui sistem expert
Baza de cunoștințe constă din fapte, reguli, proceduri specifice domeniului, care asigură acoperirea acestuia.
Mașina de inferențe este modulul de program, care are implementată strategia de căutare, care activează cunoștințele din baza de cunoștințe, cu scopul găsirii unei soluții.
Interfața cu utilizatorul asigură legătura între sistem și utilizator, oferindu-i și o imagine asupra procesului de rezolvare, realizat de mașina de inferență.
Relativ la programarea roboților, implicit a roboților antropomorfi și umanoizi, se urmărește să fie posibilă interacțiunea cu lumea înconjurătoare, să se ia, în mod independent, decizii pentru îndeplinirea unor sarcini specifice. În primul rând, funcția unui robot inteligent este îndeplinirea unei sarcini complexe (care presupune o acțiune de optimizare și, totodată, restricționare, având în vedere că trebuie identificată calea optimă, pentru atingerea scopului propus, dintr-un număr foarte mare de posibilități.
3.1. Inteligența artificială generativă
Noul nivel al inteligenței artificiale și oarecum o continuare, dar și o contrapondere, a acesteia, este inteligența artificială generativă. Particularitatea cea mai importantă a inteligenței artificiale generative este că poate crea un conținut nou, care nu a mai existat înainte. Mijloacele prin care se poate obține aceasta sunt de tipul ChatGPT, în continuă perfecționare și diversificare. Inteligența artificială generativă oferă experți virtuali (cu unele limitări), poate adăuga valoare prin optimizarea modului în care organizațiile gestionează cunoștințele interne, poate procesa cantități mari de date complexe mult mai rapid decât o pot face oamenii. Acest fapt se află la baza a trei beneficii potențiale cheie ale inteligenței artificiale generative: 1) productivitate mai mare; 2) eficiență îmbunătățită; 3) creativitate sporită. Potențialul inteligenței artificiale generative este foarte mare, aplicațiile sunt doar la început, dar perspectivele, evident ținând cont de regulile etice, sunt absolut tulburătoare.
- Credit foto: www.freepik.com
4. Concluzii
Robotica reprezintă o provocare majoră a acestui început de mileniu. După ce s-a impus în aplicațiile industriale, mai ales în industria auto, și în aplicațiile medicale, prin robotica medicală, în perioada imediat următoare se prefigurează o dezvoltare, poate chiar exponențială, în domeniul realizării și implementării roboților umanoizi. Domeniile în care aceștia se vor regăsi sunt foarte variate, de la aplicațiile industriale la cele publice și casnice, ca robot de companie al omului. Robotul umanoid va putea aduce o schimbare în bine în multe domenii, iar preocupările de a se realiza variante din ce în ce mai performante se vor multiplica. Se prefigurează astfel un adevărat robot sapiens, în multe privințe compatibil cu omul actual, într-un anumit fel un continuator al lui homo sapiens, care va putea realiza o relație specială cu acesta și va putea contribui la îmbunătățirea mediului social, ridicând calitatea vieții pe un nivel superior. Evident se deschid perspective reale pentru a se ajunge la noi orizonturi pe planeta noastră și în spațiul cosmic, mai apropiat sau mai îndepărtat. Deoarece sunt încă multe subdomenii în care roboții umanoizi pot activa, iar variantele lor pot fi diversificate, ingineria română de mecatronică și robotică se poate implica cu succes în aceste procese.
Prof. univ. dr. habil. ing. Eur Ing Ionel Starețu,
Membru corespondent al ASTR,
Președinte Sucursala AGIR Brașov,
Președinte Filiala SRR Brașov
Bibliografie: Baza acestui articol este cartea Elemente de robotică medicală și protezare (cap. 5), publicată de autor în anul 2004 la Editura Lux Libris din Brașov, la care s-au adăugat realizări recente de pe Internet.
Alte articole
![](https://www.agir.ro/pictures/thumb_mic_articol/507_ce-pregateste-terenul-pentru-integrarea-in-siguranta-a-taxiurilor-aeriene-si-a-altor-utilizari-revolutionare-ale-dronelor_1.jpg)
![](https://www.agir.ro/pictures/thumb_mic_articol/855_adaptarea-ofertei-educationale-si-de-formare-cu-cererea-de-pe-piata-muncii-facilitata-prin-platforma-reconect_1.jpg)
![](https://www.agir.ro/pictures/thumb_mic_articol/474_industria-la-startul-unui-reviriment-cantitativ-si-calitativ_1.jpg)
![](https://www.agir.ro/pictures/thumb_mic_articol/448_o-sansa-pentru-revitalizarea-mineritului-in-romania_1.jpg)
![](https://www.agir.ro/pictures/thumb_mic_articol/764_plan-de-masuri-la-nivel-european-pentru-diminuarea-deficitului-de-forta-de-munca-si-de-competente_1.jpg)