Μέχρι τώρα γνωρίζαμε τις σειρήνες ως απλές μηχανές παραγωγής οξέος και έντονου ήχου ή ως γυναικείες θεότητες που σχετίζονταν με το νερό, τον έρωτα και τον θάνατο-θαλάσσιους δαίμονες της ελληνικής μυθολογίας.
Όμως η «σειρήνα»-SIREN: Structured Interactive Perception and Learning for Holistic Robotic Embodied Intelligence (Δομημένη Διαδραστική Αντίληψη και Μάθηση για Ολιστική Ρομποτική Ενσωματωμένη Νοημοσύνη) που προτείνει η Ελληνίδα καθηγήτρια στο Τεχνικό Πανεπιστήμιο του Darmstadt, Γεωργία Χαλβατζάκη δεν έχει καμία σχέση με τις παραπάνω σειρήνες, αν και δεν αποκλείεται και αυτή να «ταράξει» τα νερά στο πεδίο της ρομποτικής όπου η επιστήμονας δραστηριοποιείται ερευνητικά.
Αν και τα ρομπότ έχουν ακόμη πολύ δρόμο να διανύσουν μέχρι να αναπτύξουν «ενσωματωμένη» τεχνητή νοημοσύνη δηλαδή μέχρι να μπορούν να «σκέφτονται» μόνα τους για το πώς να πράξουν με ασφάλεια συνυπάρχοντας με ανθρώπους, το έργο SIREN προτείνει μια νέα οπτική για το πώς τα ρομπότ μπορούν να μάθουν-μια μοναδική, ολιστική αναπαράσταση του ρομπότ και του περιβάλλοντος του ως ενοποιημένου συστήματος. Μέσα από αυτήν την οπτική, το έργο θα διερευνήσει ποια χαρακτηριστικά του κύκλου αντίληψης-δράσης είναι ζωτικής σημασίας για την ανάπτυξη της ρομποτικής ενσωματωμένης νοημοσύνης.
Ο τομέας της ρομποτικής μάθησης (η σύζευξη της επιστήμης της ρομποτικής και της μηχανικής μάθησης) παρουσιάζει τα τελευταία χρόνια αξιοσημείωτη πρόοδο, ωστόσο, οι ρομποτικές μηχανές δεν έχουν φτάσει ακόμη τις ανθρώπινες δυνατότητες δηλαδή, δεν μπορούν να εκτελούν αυτόνομα εργασίες που είναι αντανακλαστικές για τον άνθρωπο.
«Οι άνθρωποι μπορούν να ολοκληρώσουν αβίαστα ένα ευρύ φάσμα απαιτητικών εργασιών στον αδόμητο και αβέβαιο πραγματικό μας κόσμο, αλλά οι σημερινές μέθοδοι απαιτούν τεράστιες αλγοριθμικές αρχιτεκτονικές και υπέρογκα δεδομένα για να μπορέσουν τα ρομπότ να μάθουν απλές εργασίες. Το έργο SIREN θα αναπτύξει νέες μεθοδολογίες που δεν απαιτούν υπέρογκο αριθμό δεδομένων. Αυτές οι μεθοδολογίες στηρίζονται στην μοντελοποίηση ρομπότ-περιβάλλοντος ώστε να αναπτύξουν τα ρομπότ «τεχνητή ενσωματωμένη νοημοσύνη» και να μάθουν να εκτελούν απαιτητικές εργασίες που είναι ‘διαισθητικές’ για τον άνθρωπο και ακόμη παραπέρα, να μάθουν να προσαρμόζονται αξιόπιστα στην δυναμική πραγματικότητα που διαρκώς αλλάζει», σχολιάζει η Δρ Χαλβατζάκη, η οποία οραματίζεται κάποια στιγμή να μπορέσει να βγάλει επιδέξια ρομπότ έξω από τα δομημένα εργαστηριακά περιβάλλοντα και να τα θέσει στην υπηρεσία του ανθρώπου.
Για την πρωτοποριακή της έρευνα σε αυτό πεδίο, η Ελληνίδα επιστήμονας κατάφερε πρόσφατα να κερδίσει την άκρως ανταγωνιστική χρηματοδότηση του Ευρωπαϊκού Συμβουλίου Έρευνας (ERC) στην κατηγορία «Starting Grant» (χρηματοδότηση εκκίνησης) ύψους 1,5 εκατομμυρίου ευρώ για 5 χρόνια. Και αυτό πραγματικά είναι είδηση!
Οι επιχορηγήσεις εκκίνησης του ERC χορηγούνται από το Ευρωπαϊκό Συμβούλιο Έρευνας σε ερευνητές και σε ερευνήτριες από όλους τους κλάδους έως και επτά έτη μετά το διδακτορικό τους και απευθύνονται σε όσους και όσες βρίσκονται στην αρχή της σταδιοδρομίας τους αλλά έχουν ήδη παραγάγει εξαιρετική ερευνητική εργασία και θα ήθελαν να διενεργήσουν την δική τους ανεξάρτητη έρευνα ή να συστήσουν την δική τους ομάδα εργασίας. Φέτος το ERC ενέκρινε 493 προτάσεις και η πρόταση SIREN της Δρα Χαλβατζάκη ήταν μια από αυτές.
Αξίζει να σημειωθεί πως η Ελληνίδα επιστήμονας το 2022 έλαβε χρηματοδότηση ύψους 1,7 εκατ. ευρώ από το Γερμανικό Ινστιτούτο Ερευνών. Το πρότζεκτ “iRosa” που πρότεινε ήταν μία από τις εννέα προτάσεις που ξεχώρισαν ανάμεσα στις 91 που υποβλήθηκαν σε αυτό το υψηλά ανταγωνιστικό πρόγραμμα χρηματοδότησης.
image credits: Katrin Binner
Μαθαίνοντας τα ρομπότ να… εξελίσσονται
Η καθηγήτρια Γεωργία Χαλβατζάκη από το 2023 ηγείται της ομάδας Interactive Robot Perception and Learning, PEARL (Διαδραστική Ρομποτική Αντίληψη και Εκμάθηση), ενώ από το 2021 της ερευνητικής ομάδας DFG Emmy Noether iROSA (Intelligent Robotic Systems for Assistance) στο Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο του Darmstadt, αρχικά ως επικεφαλής ανεξάρτητης ερευνητικής ομάδας και από το 2022 ως επίκουρη καθηγήτρια.
Το 2021, η Δρ Χαλβατζάκη επιλέχθηκε από τη Γερμανική Εταιρεία Πληροφορικής ως «Πρωτοπόρος της Χρονιάς στον τομέα Τεχνητής Νοημοσύνης» και ως «Πρωτοπόρος της Χρονιάς στη Ρομποτική Επιστήμη και στα Συστήματα (RSS)». Η Δρ Χαλβατζάκη είναι επίσης μέλος του Hessian Center for Artificial Intelligence που επιδιώκει την διενέργεια εξαιρετικής βασικής έρευνας με συγκεκριμένη πρακτική συνάφεια και την μεταφορά της στην βιομηχανία και την κοινωνία. Το συγκεκριμένο κέντρο, στο οποίο συμμετέχουν 13 πανεπιστήμια του κρατιδίου της Έσσης στην Γερμανία συγκεντρώνει την τεχνογνωσία 22 επιστημόνων στο πεδίο της τεχνητής νοημοσύνης.
Το εργαστήριο PEARL, με επικεφαλής την καθηγήτρια Γεωργία Χαλβατζάκη, εστιάζει στην ανάπτυξη αυτόνομων ρομποτικών συστημάτων που αλληλεπιδρούν και συνεργάζονται με τον άνθρωπο σε δυναμικά περιβάλλοντα.
«Οι βασικοί ερευνητικοί μας τομείς περιλαμβάνουν την ενσωματωμένη τεχνητή νοημοσύνη, την δια βίου μάθηση των ρομπότ και την αλληλεπίδραση ανθρώπου-ρομπότ. Ειδικευόμαστε στον έλεγχο ανθρωπόμορφων ρομπότ αποτελούμενων από τροχήλατη βάση και από κορμό με ρομποτικά χέρια, στον προγραμματισμό εργασιών μακρού ορίζοντα με πολλαπλά ενδιάμεσα στάδια, στην πολυαισθητηριακή αντίληψη και στην μοντελοποίηση αβεβαιότητας, ώστε να μπορέσουν τα ρομπότ να προσαρμοστούν στις πολυπλοκότητες του πραγματικού κόσμου», εξηγεί η Ελληνίδα μηχανικός, η οποία γεφυρώνοντας μεθόδους που βασίζονται σε μοντέλα και σε δεδομένα, στοχεύει να δώσει την δυνατότητα στα ρομπότ να επιλύουν καθημερινές εργασίες σε ανθρώπινα περιβάλλοντα με στιβαρότητα, προσαρμοστικότητα και αποτελεσματικότητα.
«Θεωρούμε ότι το ρομπότ και το περιβάλλον δεν είναι ξεχωριστές οντότητες, αλλά συνυπάρχουν κάτω από τον ίδιο περιορισμένο κόσμο και τους ίδιους φυσικούς νόμους κατά την ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ τους. Εμείς βλέπουμε το ρομπότ και το περιβάλλον του ως ένα ενοποιημένο σύστημα. Μελετάμε την αμφίδρομη ροή πληροφοριών και ενέργειας μεταξύ τους και ψάχνουμε βασικά στοιχεία του τρόπου με τον οποίο τα ρομπότ θα μπορούν να συλλογίζονται αποτελεσματικά για τον κόσμο και να ενεργούν μέσα σε αυτόν με ασφάλεια», λέει η ίδια.
Τα αποτελέσματα του έργου SIREN θα επιτρέψουν για παράδειγμα, σε ανθρωποειδή ρομπότ (ρομποτικά συστήματα με χέρια, κεφάλι και κινητή βάση) να βρίσκουν αυτόνομα τον δρόμο τους σε μη δομημένα ανθρώπινα περιβάλλοντα και να ολοκληρώνουν δύσκολες εργασίες που απαιτούν τον ομαλό και αποτελεσματικό συντονισμό αντίληψης και δράσης.
Το έργο θα χρησιμοποιήσει προηγμένες τεχνικές για να επιτρέψει στα ρομπότ να μαθαίνουν από διάφορες αισθητηριακές ροές, να προσαρμόζονται σε νέες εργασίες και να εκτιμούν την αβεβαιότητα, καθιστώντας τα πιο εύρωστα και ευέλικτα.
«Η συνέργεια ρομποτικής και μηχανικής μάθησης θα επιτρέψει στα ανθρωποειδή ρομπότ να επιλύουν οικιακές εργασίες μεγάλου ορίζοντα ενώ αλληλεπιδρούν με τους ανθρώπους και το περιβάλλον τους, κάνοντας ένα βήμα προς το όραμά μας για τους ενσωματωμένους βοηθούς τεχνητής νοημοσύνης», καταλήγει η κα. Χαλβατζάκη.
