Τρίτη, 21 Απριλίου 2009

Ρομπότ ικανά να εξελίσσονται από μόνα τους

Νέα γενιά αυτομάτων, προικισμένη με «εγκεφάλους» ικανούς να προσαρμόζονται και να αναγνωρίζουν τις αλλαγές του περιβάλλοντος

Εκατόν πενήντα χρόνια από τη δημοσίευση των ιδεών του Δαρβίνου, η ικανότητα της εξέλιξης μέσω προσαρμογής στο περιβάλλον αρχίζει να επεκτείνεται από τους ζωντανούς οργανισμούς στα ρομπότ. Ή, μάλλον, προσπαθούν να την επεκτείνουν, αφού ο δρόμος μέχρι ν' αποκτήσουν οι μηχανές αυτή την ικανότητα είναι μακρύς.

Το όνειρο της δημιουργίας τεχνητών πλασμάτων ικανών να συμπεριφέρονται με ανθρώπινο τρόπο είναι πανάρχαιο, μόνο όμως τα τελευταία πενήντα χρόνια άρχισε να φαίνεται ρεαλιστική η πραγμάτωσή του. Πρωταγωνιστές σε αυτή την περιπέτεια είναι δύο σχετικά νέες επιστήμες: η Ρομποτική και η Τεχνητή Νοημοσύνη.

Και οι ειδικοί σε αυτούς τους τομείς έρευνας θεωρούν πλέον βέβαιο ότι καμία σοβαρή πρόοδος δεν θα επιτευχθεί μέχρι να καταφέρουν να προικίσουν τα αυτόματα συστήματα με τις τυπικές βιολογικές ικανότητες της αίσθησης και της προσαρμογής. Το γεγονός αυτό επιβεβαιώνεται και από δυο πρόσφατες ευρωπαϊκές έρευνες:

Η πρώτη είδηση έρχεται από την Αγγλία και συγκεκριμένα από το εργαστήριο Ρομποτικής του Πανεπιστημίου Gordon στο Αμπερντίν της Σκοτίας. Εκεί ο Christopher MacLeod κατασκεύασε ένα μικρό ρομπότ που, ενώ εκ πρώτης όψεως θυμίζει απλό παιδικό παιχνίδι, στην πραγματικότητα διαθέτει έναν «εγκέφαλο» που μπορεί να εξελίσσεται στοιχειωδώς σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα.

Το συγκεκριμένο ρομποτάκι έχει τις διαστάσεις ενός βιβλίου και αρχικά διέθετε μόνο δύο ρόδες, ενώ αργότερα απέκτησε τέσσερις ρόδες και μία τηλεκάμερα. Ως μηχάνημα λοιπόν είναι πολύ απλό, αφού αυτό που έχει πραγματικά σημασία είναι ο «εγκέφαλός» του.

Όπως εξηγεί ο MacLeod, πρόκειται για ένα στοιχειώδες «τεχνητό νευρωνικό δίκτυο ικανό να αναπτύσσεται, όπως συμβαίνει με τα πραγματικά νευρωνικά δίκτυα στους εγκεφάλους των ζώων. Με τη διαφορά ότι ενώ στη φύση για την τροποποίηση ενός βιολογικού εγκεφάλου απαιτούνται πολλές χιλιάδες χρόνια, στον εγκέφαλο του ρομπότ μας απαιτούνται λίγες ώρες».

Αυτό συμβαίνει επειδή οι επιστήμονες προσαρτούν σταδιακά νέα μέλη στο δημιούργημά τους -όπως επιπλέον πόδια ή αισθητήρες- ενώ παράλληλα αναπτύσσουν τις ικανότητες του «εγκεφάλου» του προσθέτοντας νέες μονάδες επεξεργασίας πληροφοριών, δηλαδή νέους «τεχνητούς νευρώνες».

Οι τεχνητοί νευρώνες του λειτουργούν βάσει ενός αλγορίθμου που είναι σε θέση να εξελίσσεται: αποδέχεται τις εξωτερικές αλλαγές (τα νέα μέλη του «σώματος») και αναπροσαρμόζει τη δομή του ώστε να τις αφομοιώσει λειτουργικά. «Κάτι ανάλογο με αυτό που συμβαίνει στους βιολογικούς εγκεφάλους, οι οποίοι εξελίσσονται ενσωματώνοντας νέες ομάδες νευρώνων στις ήδη υπάρχουσες νευρικές δομές», διευκρινίζει ο MacLeod.

Δεν υπάρχει νους χωρίς αισθήσεις

Η δεύτερη ενδιαφέρουσα είδηση αφορά ένα διαφορετικό πεδίο έρευνας, που σχετίζεται με την ανάπτυξη τεχνητών αισθήσεων. Κατάφεραν να δημιουργήσουν ένα ρομπότ με δύο τηλεκάμερες στη θέση των ματιών και ροδάκια στη θέση των ποδιών, που είναι ικανό να κινείται μέσα σε ένα δωμάτιο αποφεύγοντας προσεκτικά τα εμπόδια που είναι διάσπαρτα στο δωμάτιο σαν να τα βλέπει.

Μέχρι εδώ δεν υπάρχει τίποτε το εξαιρετικά πρωτότυπο: παρόμοια ρομπότ έχουν κατασκευαστεί και στο παρελθόν. Αυτό το ρομπότ όμως δεν είναι σαν τα άλλα, γιατί είναι το πρώτο ρομπότ που βλέπει «μέσω» του ανθρώπινου εγκεφάλου!

Το περίεργο αυτό μηχάνημα, που δεν έχει ακόμη «βαφτιστεί», είναι προϊόν ενός συλλογικού ερευνητικού προγράμματος χρηματοδοτούμενου από την Ευρωπαϊκή Ένωση, με τίτλο «Decisions in Motion», στο οποίο συμμετέχουν επιστημονικές ομάδες από εννέα ευρωπαϊκά πανεπιστήμια: CNRS Toulouse (Γαλλία), Ρέγκενσμπουργκ (Γερμανία), Ουλμ (Γερμανία), Pompeu Fabra (Ισπανία), Scuola Superiore Sant'Anna (Ιταλία), Cambridge Research Systems (Μ. Βρετανία), Μπέρμινχαμ (Μ. Βρετανία), Netherlands Academy of Science (Ολλανδία), Karolinska Institute (Σουηδία). Στόχος του προγράμματος είναι η δημιουργία ενός λογισμικού για άτομα με προβλήματα όρασης, το οποίο θα ερμηνεύει την κίνηση με τρόπο παρόμοιο με αυτόν που χρησιμοποιεί ο ανθρώπινος εγκέφαλος.

Οι ερευνητές μελέτησαν τη δραστηριότητα του ανθρώπινου εγκεφάλου, και κυρίως τις οπτικές περιοχές οι οποίες ενεργοποιούνται κατά την κίνηση. Στόχος τους, να τελειοποιήσουν τον τρόπο με τον οποίο μετακινούνται τα ρομπότ αποφεύγοντας τα εμπόδια. Στη συνέχεια κατασκεύασαν μια τεχνητή μηχανή που μιμείται τη λειτουργία του ανθρώπινου εγκεφάλου και χρησιμοποιεί νευρωνικούς αλγορίθμους προκειμένου να αναπαράγει (εν μέρει) τις οπτικές ζώνες του εγκεφαλικού φλοιού, με αποτέλεσμα να μπορεί να βλέπει και να ανιχνεύει τα αντικείμενα που συναντά στην πορεία του.

Πρόκειται για σημαντική καινοτομία στον τομέα της νευροπληροφορικής έρευνας και ένα αποφασιστικό βήμα προς τη δημιουργία τεχνητής όρασης. Το νέο ρομπότ διαφέρει από τα πολυάριθμα, πλέον, ρομπότ που είναι ικανά να εντοπίζουν εμπόδια χρησιμοποιώντας αισθητήρες λέιζερ ή υπερήχους, καθώς έχει βασιστεί τόσο σε νευροφυσιολογικές όσο και σε απεικονιστικές μελέτες της λειτουργίας του εγκεφάλου ατόμων που βρίσκονται εν κινήσει. Από τις μελέτες αυτές προέκυψαν υπολογιστικά «νευρομορφικά» μοντέλα που προσομοιώνουν ό,τι συμβαίνει στο εσωτερικό του εγκεφάλου ενός κινούμενου ατόμου.

Όπως επισημαίνει ο Αντόνιο Φριζόλι, επικεφαλής της ιταλικής ομάδας από το πανεπιστήμιο Scuola Superiore Sant'Anna της Πίζας, όπου έγινε και η κατασκευή του «εγκεφάλου» του ρομπότ: «Αναπαράγοντας σε πληροφορικό επίπεδο τους νευροβιολογικούς μηχανισμούς που λαμβάνουν χώρα στο εσωτερικό του εγκεφάλου, δημιουργήσαμε πειραματικές συνθήκες όπου ένα ρομπότ, το οποίο κινείται με μεγάλη ταχύτητα, είναι σε θέση να προσαρμόζει τη συμπεριφορά του ώστε να αποφεύγει τα εμπόδια και να επιτυγχάνει στόχους, ακριβώς όπως κάνουν και οι άνθρωποι».

Τα δύο παραπάνω ερευνητικά προγράμματα φαίνεται να δικαιώνουν όσους υποστηρίζουν τη δυνατότητα κατασκευής ρομπότ τα οποία θα επιδεικνύουν μια ανώτερου τύπου τεχνητή νοημοσύνη -αδιάφορο αν θα έχουν ανθρώπινη εμφάνιση.

Από ό,τι φαίνεται, τόσο στη Ρομποτική όσο και στην Τεχνητή Νοημοσύνη, αρχίζει να αναγνωρίζεται η ανάγκη υιοθέτησης ενός νέου «εξελικτικού μοντέλου» στο σχεδιασμό της δομής και της λειτουργίας των αυριανών ρομπότ. Εξάλλου, πρόκειται για ένα πολύ επιτυχημένο μοντέλο της φύσης, αφού οδήγησε στη διαμόρφωση του ανθρώπινου εγκεφάλου και κατά συνέπεια στην εμφάνιση των ανώτερων νοητικών φαινομένων.

Του Σπύρου Μανουσέλη. Από την ΕΛΕΥΘΕΡΟΤΥΠΙΑ του Σαββάτου, 21 Φεβρουαρίου 2009