Ihmisten kodit ovat robottien näkökulmasta monimutkaisia ympäristöjä, sillä ne ovat kaikki erilaisia: tavaroita säilytetään eri paikoissa ja työkalut toimivat eri tavoilla.
– Tarkasti suunnitellussa tehdasympäristössä robotin ei ole tarvinnut murehtia muusta kuin oman tehtävänsä suorittamisesta. Siksi teollisuudessa käytettävät robotit eivät usein ole tulostinta fiksumpia. Kodeissa pärjäämiseen robotit sen sijaan tarvitsevat älyä, kertoo professori Ville Kyrki Sähkötekniikan korkeakoulusta. Hän tutkii ja kehittää palvelurobotiikkaa eli koneita, jotka voivat tulevaisuudessa esimerkiksi auttaa vanhuksia siivouksessa.
Nyt markkinoilla olevat kotirobotit ovat erikoistuneet yksittäisiin tehtäviin kuten imurointiin tai ruohonleikkuuseen. Jotta robotit kykenisivät suorittamaan monimutkaisempia tehtäviä, niiden on opittava yhdistämään osaamisensa ja toimimaan yhdessä.
Robottien yhteistyö sujuu sulavasti kuin sinfoniaorkesterissa, jos ihminen toimii kapellimestarina ja ohjaa niiden työskentelyä. Haasteita tulee siinä vaiheessa, kun tällaista keskitettyä ohjausta ei ole tarjolla. Jotta robotit voisivat toimia yhdessä itsenäisesti, niiden on kyettävä tekemään omia päätöksiä.
Image may be NSFW.
Clik here to view.
Yhteistyö edellyttää viestintää
Kyrjen tutkimusryhmä on mukana keväällä alkaneessa, kolmivuotisessa Euroopan unionin RECONFIG-hankkeessa, jossa ratkotaan robottien yhteistyöhön liittyviä peruskysymyksiä.
Yksi yhteistoiminnan edellytyksistä on, että roboteilla on sellainen tapa kommunikoida, jota ne molemmat ymmärtävät. Viestintä voi tapahtua esimerkiksi osoittamalla, koskettamalla tai puheen avulla. Kommunikoimalla robotit voivat tehdä sopimuksen yhteistyöstä tehtävässä, jota ne eivät kykene suorittamaan yksin.
Robotit voivat esimerkiksi sopia kantavansa painavan sohvan yhdessä. Seuraavaksi ne neuvottelevat siitä, miten kantaminen kannattaa suorittaa. Ne arvioivat sohvan painopisteen sijainnin ja analysoivat, mistä kohtaa sitä on helpointa nostaa. Robottien käsien rakenne vaikuttaa siihen, mistä ne voivat tarttua kiinni.
– Robotti voi huomauttaa kaverilleen, että ”hei älä ota kiinni siitä, se on ainut paikka, joka toimii minulle”. Niiden ei tarvitse tuntea toisiaan tai ymmärtää toistensa kykyjä, kunhan jokainen löytää omasta näkökulmastaan toimivan ratkaisun, Kyrki havainnollistaa.
Sohvan kantamisen suunnittelu vaatii siis hajautettua koordinointia. Se tarkoittaa eri robottien omien toimintasuunnitelmien sovittamista yhteen siten, että tehtävä voidaan suorittaa.
Kun robotit ovat saaneet sohvan nostettua, niiden täytyy kyetä liikkumaan sen kanssa. Tässä vaiheessa osoittelu ei enää auta.
– Kun ensimmäinen robotti työntää sohvaa eteenpäin, toisen täytyy myödätä ja ottaa vastaan. Niiden on reagoitava toistensa liikkeisiin ja mukautettava omaa toimintaansa. Tarvitaan implisiittistä kehonkielen ymmärtämistä, Kyrki kertoo.
Monenlaisia tapoja oppia
Kyrjen tutkimusryhmä keskittyy erityisesti siihen, miten robotit oppivat asioita. Yksinkertainen vaihtoehto on ohjelmoida robotin tietokoneeseen suunnitelma siitä, mitä vaiheita esimerkiksi kahvin keittäminen sisältää. Tällainen opettaminen on kuitenkin työlästä.
Hiljattain on tutkittu imitaatio-oppimista erilaisten liikeratojen opettamisessa: robotti voi esimerkiksi katsoa mallia, kun ihminen avaa oven, ja imitoida sitten näkemäänsä. Ihminen voi myös näyttää robotille kädestä pitäen, miten tehtävä suoritetaan oikeaoppisesti.
Robotti voi oppia uusia temppuja myös itsenäisesti. Sille voidaan kertoa tavoiteltava suoritus, kuten tikan heittäminen taulun keskelle. Robotti alkaa harjoitella ja säätää joka heiton jälkeen liikerataansa niin, että tikka lopulta päätyy napakymppiin.
Kyrjen mielestä erityisen kiehtova ajatus on se, miten robotti saadaan yllättymään.
– Miten robotti reagoi odottamattomiin tilanteisiin? Jos robotti vaikka puristaa vahingossa kananmunan rikki, miten se tajuaa mokanneensa? Todellista oppimista tapahtuu, kun robotti onnistuu välttämään saman virheen tulevaisuudessa, Kyrki kuvailee.
Hyödyt ja haitat riippuvat ihmisestä
Palvelurobotiikka pystyy tarjoamaan paljon iloa ja hyötyä ihmisille. Robotit voivat auttaa muussakin kuin kotitöissä: Kyrki uskoo, että ne pystyvät jossain määrin vastaamaan myös sosiaalisiin tarpeisiin.
– Esimerkiksi autistiset lapset ovat usein kiinnostuneita tekniikasta ja saattavat kaivata äärimmäisen toistuvia leikkejä, jotka käyvät psyykkisesti raskaiksi heidän hoitajilleen. Siksi autististen lasten hoidossa on kokeiltu eläimiä ja ihmisiä muistuttavia robotteja, jotka eivät väsy toistuvan tehtävän suorittamiseen, Kyrki selittää.
Image may be NSFW.
Clik here to view.
Kotitalousrobottien tuleminen herättää myös kysymyksiä. Viekö kotitalousrobotti siivoojalta ammatin samalla tavalla kuin robotiikka vähensi teollisuuden työpaikkoja? Jos robotti pitää vaikkapa vanhuksen asunnon siistinä, pääseekö hoitaja käyttämään säästyneen ajan vuorovaikutukseen vanhuksen kanssa vai kiirehtiikö hän vain nopeammin seuraavaan paikkaan? Tällaisista aiheista tarvitaan yhteiskunnallista keskustelua.
Robottien älykkyyden pohdiskelu tuo mieleen science fiction -elokuvat. Tuleeko roboteista niin fiksuja, että ne pystyvät alistamaan ihmiskunnan valtansa alle? Kyrki ei usko, että robotit ehtivät kehittyä niin paljon ainakaan meidän elinaikanamme. Se on sitten toinen asia, mitä robotit tekevät ihmisten käskeminä.
– On kiinni ihmisten valinnoista, käyttävätkö he robotteja maailman parantamiseen vai pahentamiseen, Kyrki huomauttaa.
Teksti: Anni Aarinen. Kuva: Julia Weckman. Kuvissa esiintyvät Kyrki ja hänen tutkimusryhmäläisensä Polychronis Kondaxakis ja Ekaterina Nikandrova sekä humanoidirobotti Armi.
Artikkeli on julkaistu alun perin Aalto University Magazinen numerossa 08.
Lue lisää RECONFIG-hankkeesta: http://www.reconfig.eu/