211service.com
Rodney Brooks
De professor die robots door de wereld liet razen - en het huis schoonmaakte - door conventionele wijsheid in AI uit te dagen. 21 augustus 2019
Rodney Brooks Christie There Klok
Rodney Brooks had het warm, verveelde zich en was geïsoleerd in het huis van zijn schoonfamilie in Thailand toen hij een inspiratie kreeg die het gebied van robotica zou ombuigen en zou leiden tot Roomba-stofzuigers in miljoenen huizen.
Het was december 1984. Brooks werd 30 en als nieuw lid van de MIT-faculteit probeerde hij robots over de wereld te laten bewegen. Als ze konden, zouden ze misschien wensen uit sciencefiction inwilligen: waag je op gevaarlijke plaatsen, verken de ruimte, maak onze huizen schoon.
Maar terwijl stationaire robotarmen al sinds de jaren zestig repetitieve taken in fabrieken uitvoerden, bestonden er nauwelijks mobiele robots. Een vroeg voorbeeld was Shakey, een lompe computer op wielen die eind jaren zestig en begin jaren zeventig door onderzoekers van SRI International werd ontwikkeld. Om door kamers gevuld met grote blokken te navigeren, had Shakey zoveel rekenkracht nodig dat het een draadloze verbinding met een mainframe had.
Onderzoekers op het gebied van kunstmatige intelligentie probeerden de algemene opzet van Shakey te stroomlijnen met algoritmen die op elegante wijze de masterplanningscapaciteiten van een machine konden uitkristalliseren. De vooruitgang was traag - letterlijk. Aan het eind van de jaren zeventig ontwikkelde Hans Moravec van Stanford een kar die een tijdje zou rollen voordat hij stopte, foto's nam en zijn volgende bewegingen uitstippelde. Het kon obstakels in een kamer ontwijken, maar het reisde elke 15 minuten een meter af.
Brooks volgde in 1984 ongeveer vergelijkbare benaderingen. In één project was hij aan het uitzoeken hoe robots wiskundig rekening konden houden met onnauwkeurigheid in hun bewegingen wanneer ze kaarten van hun omgeving bijwerkten. Voordat hij met zijn toenmalige vrouw en hun zoontje een maand naar Thailand ging, produceerde hij het saaiste papier ter wereld, herinnert hij zich. Vol wiskundige vergelijkingen.
Brooks, die opgroeide in Australië, sprak geen Thais. De familie van zijn vrouw sprak geen Engels. En toen mijn vrouw bij haar familie was, sprak ze ook geen Engels, zegt hij. Dus ik moet daar maar zitten. Ik had veel tijd om na te denken. Dagdromend in de tropische hitte, kijk ik hoe deze insecten rondzoemen. En ze hebben piepkleine, piepkleine hersentjes, sommige als kleine 100.000 neuronen, en ik denk: 'Ze kunnen de wiskunde die ik mijn robots vraag te doen niet voor een nog eenvoudiger ding doen. Ze zijn aan het jagen. Ze zijn aan het eten. Ze zijn aan het foerageren. Ze zijn aan het paren. Ze gaan uit mijn weg als ik ze probeer te slaan. Hoe doen ze al deze dingen? Die moeten anders worden georganiseerd.’
Dat was waar de dingen begonnen. Dat was de a-ha!
Jeff Green/Rethink Robotics/Wikimedia commons
Bugs beoordelen niet elke situatie, overwegen verschillende opties en plannen vervolgens elke beweging. In plaats daarvan worden hun hersenen aangedreven door feedbackloops die gedurende honderden miljoenen jaren zijn aangescherpt. Stukjes zintuiglijke informatie prikkelen hen om op specifieke manieren te reageren; combinaties van deze reacties leiden tot snel, zeker gedrag. Dus toen Brooks terugkeerde naar Cambridge, stopte hij met het programmeren van robots met ingewikkelde wiskunde en begon hij software te schrijven met eenvoudige regels.
De eerste machine die hij op deze manier bouwde, die hij Allen noemde ter ere van AI-onderzoeker Allen Newell, zag eruit als een omgekeerde vuilnisbak op wielen. Het had sonar om objecten te detecteren, en Brooks gaf het een basisinstructie: raak geen spullen. Allen zou daar blijven zitten totdat iemand ernaartoe liep; toen ging het weg. Vervolgens voegde Brooks een tweede feedbacklus toe. Hij zei tegen de machine dat hij moest ronddwalen. Nu met slechts enkele sensoren en twee hoofddoelen, zou het zich een weg kunnen banen door een overvolle kamer en een langzaam lopende mens bijhouden.
Brooks voegde slechts één extra laag feedback toe om het gedrag van Allen aanzienlijk complexer te maken. Hij zei tegen Allen dat hij verre plaatsen moest ontdekken en ernaartoe moest gaan. Deze derde regel zou het instinct om alleen maar rond te dwalen kunnen onderdrukken, tenzij de eerste regel - Vermijd obstakels! - in werking trad. In dat geval moet de robot teruggaan naar gewoon uit de weg gaan voordat hij verder gaat naar de verre plek.
Allen deed dit alles zonder eerst beslissen om dit te doen omdat elke set sensoren voldoende feedback genereerde om aan te passen wat de andere twee lagen aan het doen waren. Dat stoorde een aantal van Brooks' oudsten in AI, die tientallen jaren hadden gewerkt aan symbolische representaties van denken en handelen die computers konden verwerken. Twee vooraanstaande onderzoekers vertelden Brooks later dat toen hij Allen uitlegde op een conferentie, de een tegen de ander fluisterde: Waarom gooit deze jonge man zijn carrière weg?
Christie There Klok
Onverschrokken repliceerde Brooks het gedrag van Allen in speelgoedauto's genaamd Tom en Jerry. Hij maakte Herbert, die blikjes frisdrank kon detecteren en pakken. Genghis, een bot van één kilogram met zes poten, kon over oneffen terrein rennen.
In een artikel uit 1990, Elephants Do not Play Chess, betoogde Brooks dat zijn robots de tekortkomingen van klassieke AI-benaderingen aan het licht brachten die gecompliceerde modellen van de wereld voedden met onstoffelijke elektronische brein. Waarom niet gewoon machines de wereld laten verkennen? De wereld is zijn eigen beste model, schreef Brooks. Het is altijd precies up-to-date. Het bevat altijd elk detail dat er te weten valt. De truc is om het op de juiste manier en vaak genoeg aan te voelen.
Klassieke AI-onderzoekers zouden wijzen op dingen die zijn eenvoudige robots niet konden. Maar, antwoordde Brooks, met meer complexe feedback, machines zoals de zijne konden meer geavanceerde taken uitvoeren. Evenzo is het oneerlijk om te beweren dat een olifant geen intelligentie heeft die het bestuderen waard is, alleen maar omdat hij niet schaakt, schreef hij.
Brooks bewees zijn punt bij iRobot, een bedrijf dat hij in 1990 oprichtte met twee van zijn studenten, Helen Greiner '89, SM '90 en Colin Angle '89, SM '91. iRobot ontwikkelde mobiele robots voor het Amerikaanse leger - bots die landmijnen vinden en vernietigen, puin doorzoeken of uitrusting voor soldaten vervoeren - en brachten de Roomba-stofzuiger op de markt in 2002. Later kwamen er modellen die uw dakgoten kunnen reinigen, uw vloer kunnen wassen of schrobben uw zwembad. Het bedrijf heeft 25 miljoen robots verkocht.
Brooks was minder succesvol met Rethink Robotics, een bedrijf dat hij in 2008 mede oprichtte. Rethink creëerde robots genaamd Baxter en Sawyer die naast mensen konden werken in fabrieken en verpakkingsfaciliteiten, maar de vraag was zwak en vorig jaar verkocht het bedrijf zijn technologieën. Brooks is nu bezig met het opzetten van een startup genaamd Robust.AI die software zal ontwikkelen voor een reeks robots.
Hoewel computerwetenschappers de afgelopen tien jaar verbluffende vooruitgang hebben geboekt met neurale netwerken en andere AI-technieken, houdt Brooks nog steeds vol dat machines pas echt intelligente agenten worden als ze ook fysiek met de wereld omgaan. Dat plaatst hem op gespannen voet met technologen die zeggen dat ultrakrachtige AI op handen is, maar hij heeft er nooit bezwaar tegen gemaakt om tegendraads te zijn.
Wetenschap werkt doordat de meeste mensen hun carrière vergooien, zegt hij. Je weet niet wie het zal zijn. Je doet een intellectuele gok, en je moet er lang aan werken, en misschien loont het.