Robotika | Umělá inteligence | Neurovědy
Jak se malé dítě učí, že pohyb jeho ruky může změnit svět kolem něj? A co se při tom odehrává v jeho mozku? Mezinárodní tým vědců z Fakulty elektrotechnické ČVUT, Universität Hamburg a Université Paris Cité hledal odpovědi pomocí humanoidního robota iCub. Výsledky experimentů nyní publikuje Science Robotics.
Vědci z Fakulty elektrotechnické ČVUT využili humanoidního robota iCub ke studiu schopnosti, kterou si osvojujeme už v prvních měsících života – pochopení, že vlastními pohyby můžeme ovlivňovat okolní svět. Experiment propojuje robotiku a umělou inteligenci s vývojovou psychologií a neurovědou.
Tým docenta Matěje Hoffmanna navázal na klasický experiment psycholožky Carolyn Rovee-Collierové známý jako „mobile paradigm“. Dítě v něm pohybem končetiny ovládá zavěšenou hračku a postupně zjišťuje vztah mezi vlastní akcí a jejím následkem.
Výzkumníci dítě nahradili robotem iCub a vytvořili pro něj zjednodušený „umělý mozek“. Robot předem nevěděl, která končetina je s hračkou propojena ani jak jeho pohyby ovlivní okolí. Tyto souvislosti musel objevovat vlastní zkušeností.
Bez překvapení není objevování. U robota ani u dítěte
Klíčovou roli v modelu hrají očekávání, překvapení a zvídavost. Robot předvídá, co se stane po určitém pohybu. Pokud je výsledek jiný, vzniká „překvapení“, které ho motivuje k dalšímu zkoumání. Jakmile se vztah naučí správně předvídat, může svou pozornost přesunout jinam.
„Robot očekává určitý následek svého pohybu. Když se stane něco neočekávaného, je to pro něj zajímavé a zkusí podobný pohyb znovu. Postupně se tak učí vztah mezi svým tělem a okolním světem,“ — vysvětluje doc. Matěj Hoffmann.
Výhodou robotického modelu je možnost přesně měnit jeho jednotlivé mechanismy. Vědci proto některé části modelu postupně vypínali a sledovali změny v chování. Výsledky potvrdily význam predikce a explorace, ale také určité míry motorického šumu.
Nestačí sledovat, která ruka se hýbe víc
Výzkum přináší nový pohled také na klasické experimenty s dětmi. Ty často předpokládají, že dítě, které pochopí souvislost mezi končetinou a hračkou, začne danou končetinou více pohybovat.
Experimenty s iCubem ale ukázaly, že existují různé strategie. Robot někdy připojenou končetinou pohyboval více, jindy naopak méně – zato velmi specificky a účinně. Samotné množství pohybu proto nemusí ukazovat, zda dítě vztah mezi akcí a následkem skutečně pochopilo.
„Je třeba sledovat nejen kolik se dítě pohybuje, ale také jakým způsobem,“ — upozorňuje dr. Sergiu T. Popescu z výzkumné skupiny FEL ČVUT.
Různé strategie mohou podle autorů vysvětlovat i část rozdílů mezi výsledky psychologických studií. Robotický model umožňuje sledovat nejen výsledné chování, ale také mechanismy, které k němu vedou.
Robot jako cesta k pochopení dětského mozku
Výzkum ukazuje možnosti vývojové robotiky, která umožňuje modelovat mechanismy lidského poznávání ve fyzickém těle a sledovat jejich fungování v reálném světě. Do experimentu tak vstupují také vlastnosti těla, motorů a senzorů robota.
Humanoidní roboti mohou podle Hoffmannova týmu sloužit jako nástroj ke studiu raného vývoje dítěte a jeho mozku. Poznatky mohou mít v budoucnu význam také pro robotiku – například pro vývoj strojů, které se budou učit podobně jako děti a nejprve si vytvoří představu o vlastním těle a jeho vlivu na okolí.
„Humanoidní robot je pro nás především nástrojem, jak porozumět ranému vývoji dítěte. Můžeme jednotlivé mechanismy zapínat a vypínat a sledovat, co se změní. To s lidským mozkem samozřejmě udělat nemůžeme,“ — doplňuje Hoffmann.
Robot iCub: dítě mezi roboty
iCub je humanoidní robot navržený Italským technologickým institutem (IIT) pro výzkum poznání a interakce s prostředím. Měří něco přes jeden metr, odpovídá přibližně čtyřletému dítěti a jeho pohyb zajišťuje 53 elektromotorů. Vybaven je kamerami, mikrofony a tisíci dotykových senzorů v elektronické kůži. Pražská skupina FEL ČVUT jej získala v rámci projektu Výzkumného centra informatiky.
Zdroj: redakce + TZ FEL ČVUT
