Bên trong dự án của Boston Dynamics để tạo ra các robot có hình dạng nhân loại

Boston Dynamics nổi tiếng với những video ấn tượng về robot thực hiện những kỳ công đặc sắc. Trong số những tác phẩm của Boston Dynamics có Atlas, một robot có hình dạng nhân loại đã trở nên phổ biến với khả năng vượt qua các trở ngại, thực hiện những pha ngược và nhảy múa. Những video về robot của Boston Dynamics thường trở nên lan truyền nhanh chóng, đạt hàng triệu lượt xem trên YouTube và tạo ra những cuộc thảo luận trên các mạng xã hội.

Và video mới nhất của công ty về Atlas chạy thành công một đường đua parkour cũng không nằm ngoài quy luật đó. Chỉ trong vài giờ sau khi được phát hành, nó đã nhận được hàng trăm nghìn lượt xem và trở thành một trong những xu hướng hàng đầu trên Twitter Hoa Kỳ.

Nhưng video thú vị hơn là một tài khoản chưa từng có về cách các kỹ sư của Boston Dynamics phát triển và đào tạo Atlas để chạy đường đua parkour. Video cho thấy một số thất bại của Atlas và là một sự đổi mới so với truyền thống của công ty trong việc chỉ hiển thị kết quả làm việc có vẻ hoàn hảo. Video cùng với một bài đăng trên blog đi kèm cung cấp những cái nhìn quan trọng về những thách thức trong việc tạo ra robot có hình dạng nhân loại.

Nghiên cứu so với robot thương mại

Chính thức, Boston Dynamics là một tổ chức có lợi nhuận. Công ty muốn thương mại hóa công nghệ của mình và bán sản phẩm. Nhưng ở tâm hồn, Boston Dynamics là một phòng thí nghiệm nghiên cứu đầy kỹ sư và nhà khoa học cũng muốn đẩy ranh giới của khoa học bất kể lợi ích thương mại. Việc đồng nhất hai mục tiêu này rất khó khăn, và minh chứng cho điều đó là Boston Dynamics đã đổi chủ sở hữu nhiều lần trong thập kỷ qua, từ Google đến SoftBank rồi đến Hyundai.

Công ty đang tìm kiếm mô hình kinh doanh thành công, và đã phát hành một số robot thương mại, bao gồm Spot, một robo-chó đa năng, và Stretch, một cánh tay robo di động có thể di chuyển hộp. Cả hai đều đã tìm thấy ứng dụng thú vị trong các ngành công nghiệp khác nhau, và với khả năng sản xuất của Hyundai, Boston Dynamics có thể biến chúng thành dự án có lợi nhuận.

Atlas, ngược lại, không phải là một trong những dự án thương mại của Boston Dynamics. Công ty mô tả nó như một “nền tảng nghiên cứu.”

Điều này không phải là vì robot hai chân người không có ích lợi thương mại. Chúng ta đã thiết kế nhà ở, thành phố, nhà máy, văn phòng và đối tượng để phù hợp với hình dạng cơ thể của chúng ta. Một robot hai chân có thể đi trên bề mặt và xử lý đối tượng như chúng ta có thể mang lại lợi ích không giới hạn và có thể là một trong những cơ hội kinh doanh có lợi nhuận nhất cho ngành công nghiệp robot học, nếu không phải là ngon nhất. Nó sẽ có lợi thế lớn hơn so với robot di động hiện tại, mà chỉ giới hạn trong môi trường cụ thể (bề mặt phẳng, ánh sáng đồng đều, đối tượng phẳng mặt, v.v.) hoặc yêu cầu môi trường của chúng phải thay đổi để phù hợp với giới hạn của chúng.

Tuy nhiên, robot hai chân cũng rất khó tạo ra. Ngay cả Atlas, là robot hai chân tiên tiến nhất cho đến nay, vẫn còn một quãng đường dài để đạt được kỹ năng motor mềm mại và linh hoạt của con người. Và việc nhìn những thất bại trong video mới nhất về Atlas chỉ ra khoảng trống còn phải điền vào.

Những thách thức của robot hai chân

Trong thế giới động vật và con người, sự phát triển và học tập diễn ra cùng nhau. Bạn học cách bò, đứng, đi, chạy, nhảy, và thực hiện các hoạt động thể thao khi cơ thể và não phát triển.

Nhưng việc phát triển robot là điều không thể (ít nhất là trong tương lai dự kiến). Các kỹ sư robot học bắt đầu với một robot đã được phát triển đầy đủ (được điều chỉnh theo từng bước khi họ thử nghiệm với nó) và phải dạy nó tất cả các kỹ năng cần thiết để sử dụng cơ thể một cách hiệu quả. Trong lĩnh vực robot học, giống như nhiều lĩnh vực khoa học khác, kỹ sư tìm cách tránh việc sao chép chi tiết đầy đủ của tự nhiên bằng cách tạo ra mô hình và tối ưu hóa cho mục tiêu.

Trong trường hợp của Atlas, các kỹ sư và nhà khoa học của Boston Dynamics tin rằng việc tối ưu hóa robot cho hiệu suất parkour sẽ giúp họ đạt được tất cả những sắc thái của kỹ năng motor hai chân (và tạo ra những video gây sốt với hàng triệu lượt xem trên YouTube).

Như Boston Dynamics nói trong bài đăng trên blog của mình: “Khả năng của robot thực hiện một pha ngược có lẽ sẽ không bao giờ chứng minh được hữu ích trong môi trường thương mại… Nhưng không cần một trí tưởng tượng lớn hoặc kiến thức chuyên ngành cụ thể để hiểu tại sao nó sẽ hữu ích nếu Atlas có thể thực hiện cùng loạt các cử động và nhiệm vụ vật lý như con người. Nếu robot cuối cùng có thể phản ứng với môi trường của chúng với mức độ khéo léo như một người lớn bình thường, phạm vi ứng dụng tiềm năng sẽ gần như không giới hạn.”

Vì vậy, giả thuyết cơ bản là nếu bạn có thể làm cho một robot thực hiện pha ngược, nhảy qua các nền, vượt qua rào cản, và chạy trên những đường hẹp rất hẹp, bạn đã dạy cho nó tất cả những kỹ năng cơ bản và vật lý khác mà tất cả con người đều sở hữu.

Bài đăng trên blog còn nói thêm: “Parkour, mặc dù có vẻ hẹp và cụ thể, nhưng mang lại cho đội Atlas một hộp cát hoàn hảo để thử nghiệm các hành vi mới. Đây là một hoạt động toàn bộ cơ thể đòi hỏi Atlas duy trì sự cân bằng của mình trong các tình huống khác nhau và chuyển đổi mượt mà giữa một hành vi và một hành vi khác.”

Sự tiến hóa của Atlas không khỏi ấn tượng. Ngoài những động tác nổi bật, nó đang thể hiện một số khả năng cơ bản rất thú vị, như điều chỉnh sự cân bằng khi nó đáng kể. Theo Boston Dynamics, các kỹ sư cũng đã thể hiện hóa hành vi của Atlas bằng cách cung cấp cho nó một bộ hành vi mẫu như nhảy và vượt rào, và để nó điều chỉnh những hành vi đó cho các tình huống mới mà nó gặp phải.

Nhưng robot vẫn gặp khó khăn với một số kỹ năng rất cơ bản nhìn thấy ở tất cả các loài linh trưởng. Ví dụ, trong một số trường hợp, Atlas ngã bẹp mặt xuống đất khi nó nhầm lẫn khi nhảy hoặc mất cân bằng. Trong những trường hợp như vậy, linh trưởng tự nhiên vươn ra hai tay mềm nhẹ để giảm mạnh cú đụng và bảo vệ đầu, cổ, mắt và các bộ phận quan trọng khác. Chúng ta học những kỹ năng này từ rất sớm, trước khi chúng ta bắt đầu chạy trên những mép hẹp hoặc nhảy lên nền tảng.

Một môi trường phức tạp như đường đua parkour giúp phát hiện và khắc phục những thách thức này nhanh chóng hơn rất nhiều so với một môi trường phẳng và đơn giản.

Mô phỏng so với đào tạo trong thế giới thực

Một trong những thách thức chính của robot học là kinh nghiệm trong thế giới vật lý. Video về Atlas thể hiện điều này rất rõ. Một nhóm kỹ sư phải thường xuyên sửa chữa Atlas sau khi nó bị hỏng. Chu kỳ này làm tăng chi phí và làm chậm quá trình đào tạo.

Đào tạo robot trong thế giới vật lý cũng gặp vấn đề về quy mô. Hệ thống trí tuệ nhân tạo hướng dẫn các chuyển động của robot như Atlas đòi hỏi một lượng lớn đào tạo, nhiều lần so với con người cần. Đưa Atlas qua đường đua parkour hàng nghìn lần không có quy mô và sẽ mất nhiều năm đào tạo và gây ra chi phí lớn cho sửa chữa và điều chỉnh. Tất nhiên, nhóm nghiên cứu có thể giảm thiểu thời gian đào tạo bằng cách sử dụng nhiều mô hình nguyên mẫu cùng một lúc trên các đường đua riêng biệt. Nhưng điều này sẽ tăng đáng kể chi phí và đòi hỏi đầu tư lớn vào thiết bị và bất động sản.

Một lựa chọn thay thế cho việc đào tạo trong thế giới thực là học mô phỏng. Kỹ sư phần mềm tạo ra môi trường ba chiều trong đó phiên bản ảo của robot có thể trải qua quá trình đào tạo ở tốc độ nhanh chóng và không có chi phí của thế giới vật lý. Đào tạo mô phỏng đã trở thành một phần quan trọng của robot học và ô tô tự lái, và có nhiều môi trường ảo để đào tạo trí tuệ nhân tạo thể hiện.

Nhưng thế giới ảo chỉ là một xấp xỉ của thế giới thực. Chúng luôn thiếu những chi tiết nhỏ có thể có ảnh hưởng lớn, và chúng không thay thế được việc đào tạo robot trong thế giới vật lý.

Thế giới vật lý bày ra một số thách thức mà rất khó mô phỏng trong môi trường ảo, như trượt khỏi một mép không ổn định hoặc đầu chân bị kẹt vào một khe nứt.

Video về Atlas cho thấy một số trường hợp như vậy. Một ví dụ đáng chú ý xảy ra khi Atlas đến gần một rào và cần sử dụng tay để vượt qua. Đây là một quy trình đơn giản không đòi hỏi sức mạnh vật lý lớn. Nhưng mặc dù Atlas thực hiện được màn trình diễn, tay nó rung lắc một cách lạ lẫm.

“Nếu bạn hoặc tôi muốn vượt qua một rào, chúng ta sẽ tận dụng một số tính chất của cơ thể mà robot không thể chuyển đổi,” theo Scott Kuindersma, Trưởng nhóm Atlas. “Ví dụ, robot không có xương sống hoặc vai, vì vậy nó không có cùng phạm vi chuyển động như bạn hoặc tôi. Robot cũng có một cơ thể nặng và các khớp tay tương đối yếu.”

Những chi tiết như vậy khó mô phỏng và cần phải kiểm tra trong thế giới thực.

Thị giác trong robot

Theo Boston Dynamics, Atlas sử dụng “nhận thức” để di chuyển trong thế giới. Trang web của công ty cho biết Atlas sử dụng “các cảm biến độ sâu để tạo ra đám mây điểm của môi trường và phát hiện môi trường xung quanh.” Điều này tương tự như công nghệ được sử dụng trong ô tô tự lái để phát hiện đường, đối tượng và người trong môi trường xung quanh.

Đây là một lối tắt khác mà cộng đồng trí tuệ nhân tạo đã áp dụng. Tầm nhìn của con người không phụ thuộc vào cảm biến độ sâu. Chúng ta sử dụng tầm nhìn kép, chuyển động parallax, vật lý học tự nhiên và phản hồi từ tất cả các hệ thống giác quan của chúng ta để tạo ra một bản đồ tâm thần về môi trường. Quan sát thế giới của chúng ta không hoàn hảo và có thể bị đánh lừa, nhưng đủ tốt để làm cho chúng ta trở thành những người điều hướng xuất sắc trong thế giới vật lý hầu hết mọi khi.

Sẽ thú vị xem liệu tầm nhìn và cảm biến độ sâu một mình đủ để đưa Atlas sánh ngang với điều hướng của con người hay liệu Boston Dynamics sẽ phát triển một hệ thống giác quan phức tạp hơn cho robot đầu tàu của mình.

Atlas vẫn còn một đường dài phải đi. Đầu tiên, robot sẽ cần đôi tay nếu muốn xử lý đối tượng, và đó là một nhiệm vụ rất thách thức. Có lẽ Atlas sẽ không phải là một sản phẩm thương mại trong thời gian sớm, nhưng nó đang cung cấp cho Boston Dynamics và ngành công nghiệp robot một nền tảng tuyệt vời để hiểu về những thách thức mà tự nhiên đã giải quyết.

“Tôi thấy khó tưởng tượng một thế giới 20 năm nữa mà không có robot di động có khả năng di chuyển một cách linh hoạt, đáng tin cậy và làm việc cùng con người để làm phong phú cuộc sống của chúng ta,” Scott Kuindersma, Trưởng nhóm Atlas của Boston Dynamics nói. “Nhưng chúng ta vẫn đang ở trong những ngày đầu của việc tạo ra tương lai đó. Tôi hy vọng những màn trình diễn như thế này mang đến một cái nhìn nhỏ về những điều có thể xảy ra.”

Bài viết này ban đầu được đăng bởi Ben Dickson trên TechTalks, một xuất bản phẩm nghiên cứu xu hướng công nghệ, cách chúng ảnh hưởng đến cách chúng ta sống và kinh doanh, và những vấn đề mà chúng giải quyết. Nhưng chúng tôi cũng thảo luận về mặt tối của công nghệ, những hậu quả tăm tối của công nghệ mới và những điều chúng ta cần phải cảnh báo. Bạn có thể đọc bài viết gốc tại đây.