Ο ρομποτικός σκύλος που παίζει μπάντμιντον με ανθρώπους [Video]

Ένα ρομπότ τετράποδο, εξοπλισμένο με έναν μακρύ βραχίονα και ρακέτα, κατάφερε να παίξει μπάντμιντον απέναντι σε ανθρώπους και να σταθεί αντάξιο σε ράλι που έφτασαν έως και τις δέκα ανταλλαγές χτυπημάτων. Το επίτευγμα ανήκει στους επιστήμονες που εκπαίδευσαν το ANYmal, ένα ρομπότ με τεχνητή νοημοσύνη, ώστε να συνδυάζει την κίνηση ολόκληρου του σώματός του με την οπτική του αντίληψη.

Το ANYmal, βάρους 50 κιλών και ύψους περίπου μισού μέτρου, σχεδιάστηκε αρχικά για να κινείται σε δύσκολα εδάφη και να ξεπερνά εμπόδια. Με την προσθήκη ενός δυναμικού βραχίονα που κρατά ρακέτα σε γωνία 45 μοιρών, το ρομπότ έφτασε σε ύψος 1,6 μέτρων και απέκτησε συνολικά 18 αρθρώσεις, έξι εκ των οποίων στον βραχίονα. Στο μπροστινό μέρος τοποθετήθηκε μια στερεοσκοπική κάμερα, με δύο φακούς, που του επιτρέπει να εντοπίζει σε πραγματικό χρόνο την πορεία του φτερού και να προσαρμόζει ανάλογα τις κινήσεις του.

Αυτό που καθιστά το ANYmal ξεχωριστό είναι η ικανότητά του να ελέγχει με ακρίβεια και συγχρονισμό τα πόδια και τον βραχίονα. Η ισορροπία ανάμεσα στην κίνηση και την παρακολούθηση του αντικειμένου αποτελεί μια από τις μεγαλύτερες προκλήσεις στη ρομποτική, ωστόσο οι ερευνητές κατάφεραν να την ξεπεράσουν χάρη στην τεχνητή νοημοσύνη.

Η εκπαίδευση του ANYmal έγινε μέσω reinforcement learning, μιας μεθόδου όπου το ρομπότ «δοκιμάζει και αποτυγχάνει» μέχρι να μάθει. Οι ερευνητές δημιούργησαν μια εικονική αίθουσα μπάντμιντον, όπου το ρομπότ μάθαινε να εντοπίζει και να χτυπά εικονικά φτερά. Κάθε σωστή κίνηση ανταμειβόταν με πόντους, από τη θέση της ρακέτας και την ταχύτητα του χτυπήματος μέχρι την ακρίβεια στο timing.

Συνολικά πραγματοποιήθηκαν 50 εκατομμύρια προσομοιώσεις, μέσα από τις οποίες δημιουργήθηκε ένα νευρωνικό δίκτυο ικανό να ελέγχει όλες τις αρθρώσεις του ρομπότ. Έτσι, το ANYmal απέκτησε τις βάσεις για να μεταφερθεί στη «ζωντανή» δράση.

Αφού ολοκληρώθηκε η εικονική εκπαίδευση, το ANYmal τέθηκε αντιμέτωπο με πραγματικά φτερά που σερβίρονταν από μηχανή. Με αυτόν τον τρόπο οι ερευνητές μπορούσαν να ελέγχουν την ταχύτητα, τη γωνία και το σημείο προσγείωσης. Το ρομπότ κλήθηκε να κινηθεί γρήγορα στο γήπεδο και να επιστρέψει το φτερό με δύναμη και ακρίβεια.

Σύντομα, το ANYmal έφτασε να επιστρέφει τα φτερά με ταχύτητα περίπου 12 μέτρα το δευτερόλεπτο, δηλαδή σχεδόν στο μισό επίπεδο ενός ερασιτέχνη παίκτη. Επιπλέον, προσαρμοζόταν ανάλογα με την απόσταση: αν το φτερό έπεφτε κοντά, έκανε μικρές κινήσεις, ενώ αν βρισκόταν μακρύτερα, έτρεχε γρήγορα χρησιμοποιώντας όλα του τα πόδια, ακόμα και με μικρά «άλματα» που του επέτρεπαν να αυξάνει το εύρος του βραχίονα.

Εντυπωσιακό είναι επίσης το γεγονός ότι, μετά από κάθε χτύπημα, το ANYmal επέστρεφε αυτόματα στο κέντρο του γηπέδου, όπως ακριβώς κάνουν και οι άνθρωποι παίκτες.

Παρά τις επιτυχίες, οι ερευνητές παραδέχονται ότι το ρομπότ δεν λαμβάνει υπόψη τις κινήσεις του αντιπάλου, στοιχείο κρίσιμο για την πρόβλεψη της τροχιάς του φτερού. Μια πιθανή βελτίωση θα ήταν η προσθήκη αισθητήρων που να ανιχνεύουν τη στάση του ανθρώπινου παίκτη ή ακόμα και ενός «λαιμού» που θα επέτρεπε στο ANYmal να παρακολουθεί το φτερό για μεγαλύτερο διάστημα.

Ο Yuntao Ma, συν-συγγραφέας της μελέτης που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Science Robotics, τόνισε ότι η πρόοδος αυτή ξεπερνά τα όρια του αθλητισμού. Σύμφωνα με τον ίδιο, η τεχνολογία που αναπτύχθηκε θα μπορούσε να βρει εφαρμογή σε επιχειρήσεις διάσωσης, όπου απαιτείται συνδυασμός ευκινησίας και δυναμικής οπτικής αντίληψης για την απομάκρυνση ερειπίων ή τον εντοπισμό εγκλωβισμένων.

Η επιλογή του μπάντμιντον δεν ήταν τυχαία. Οι ερευνητές εξηγούν ότι τα αθλήματα προσφέρουν ένα ιδανικό περιβάλλον για την ανάπτυξη ρομπότ, αφού μπορούν να αυξάνουν σταδιακά τη δυσκολία και να αξιολογούν με ακρίβεια τις επιδόσεις. Στην περίπτωση του ANYmal, το άθλημα αποτέλεσε το ιδανικό «παιχνίδι εκμάθησης» που αποκάλυψε τις δυνατότητες της σύγχρονης ρομποτικής.

[via]