Ken Goldberg: 4 lezioni dai robot su come essere umani

Più i robot diventano parte della nostra vita quotidiana, più siamo costretti a esaminarci come persone. A TEDxBerkeley, Ken Goldberg condivide con noi quattro lezioni molto umane che ha imparato lavorando coi robot. (Registrato a TEDxBerkeley.)

So che vi suonerà strano,

ma io credo che i robot ci possano ispirare

ad essere persone migliori.

Sono cresciuto a Bethlehem, in Pennsylvania,

la patria della Bethlehem Steel.

Mio padre era un ingegnere,

e nel tempo mi ha insegnato

come funzionano le cose.

Sviluppavamo assieme progetti,

come modellini di razzi e macchinine da corse.

Questo è il go-kart che abbiamo costruito insieme.

Dietro il volante ci sono io,

con mia sorella e il mio migliore amico dell'epoca,

e un giorno

lui rientrò a casa, io avevo circa 10 anni,

e a cena annunciò

che per il nostro prossimo progetto avremmo costruito un robot.

Un robot!

Io ero davvero emozionato all'idea,

perché a scuola

c'era un bullo di nome Kevin,

che mi prendeva in giro

perché ero l'unico ragazzino ebreo della classe.

Quindi non vedevo l'ora di iniziare a lavorarci

per poter presentare a Kevin il mio robot.
(Risate)

(Rumori robotici)

Ma non era questo il tipo di robot che mio padre aveva in mente.

Possedeva un'azienda specializzata in cromatura,

in cui si dovevano spostare

pesanti pezzi d'acciaio tra vasche di prodotti chimici,

quindi aveva bisogno di un robot industriale come questo

per sollevare i carichi pesanti.

Ma nemmeno mio padre ottenne il robot che desiderava.

Ci lavorammo per diversi anni,

ma erano gli anni '70,

e la tecnologia disponibile per i dilettanti

non era ancora abbastanza sviluppata.

Perciò papà continuò a fare questo lavoro a mano,

e qualche anno dopo

gli fu diagnosticato il cancro.

Ciò che il robot che cercavamo di costruire

gli stava dicendo non riguardava i carichi pesanti.

Era un segnale dell'esposizione ai prodotti chimici tossici.

Lui all'epoca non se ne rese conto,

si ammalò di leucemia

e morì all'età di 45 anni.

La sua morte mi distrusse,

e non dimenticai mai il robot che avevamo cercato di costruire insieme.

All'Università decisi di studiare ingegneria come lui.

Frequentai la Carnegie Mellon, e feci il dottorato in Robotica.

Studio i robot da allora.

Ciò di cui vorrei parlarvi

riguarda quattro progetti di robot

e come mi abbiano ispirato ad essere una persona migliore.

Nel 1993 ero un giovane professore della USC

e stavo avviando il mio laboratorio di robotica.

Era l'anno in cui nacque il World Wide Web.

Ricordo che furono

i miei studenti a parlarmene

e ne fummo davvero colpiti.

Iniziammo a smanettarci, e quel pomeriggio

capimmo che avremmo potuto usare questa nuova interfaccia universale

per permettere a chiunque nel mondo

di azionare il robot nel nostro laboratorio.

Quindi, invece di crearlo per combattere, o lavorare nell'industria,

decidemmo di costruire una macchina piantatrice

metterci al centro il robot,

e chiamarl Telegarden.

Avevamo messo una telecamera sulla pinza

del braccio robotico, creammo alcuni script speciali

e un software che permetteva a chiunque nel mondo di accedere

e, cliccando sullo schermo,

di muovere il robot

e di visitare il giardino.

Avevamo anche creato altri software

che permettevano di aiutare ad innaffiare il giardino

a distanza, e dopo averlo innaffiato un paio di volte,

venivano dati dei semi da piantare.

Certo, era un progetto di ingegneria,

e pubblicammo degli studi sulla progettazione

del sistema, ma lo vedevamo anche

come un'installazione artistica.

Dopo il primo anno, ci fu chiesto

dall'Ars Electronic Museum in Austria

di installare il progetto all'ingresso,

e sono felice di poter dire che rimase lì online,

24 ore al giorno, per quasi nove anni.

Quel robot fu azionato da più persone

di qualsiasi altro robot nella storia.

Un giorno,

ricevetti una chiamata improvvisa

da uno studente,

che mi fece una domanda semplice ma profonda.

Mi chiese: "Quel robot è reale?".

Tutti gli altri lo avevano dato per scontato,

e noi sapevamo che era vero perché ci avevamo lavorato.

Ma io capivo cosa volesse dire,

perché sarebbe stato possibile fare un po' di foto

ai fiori di un giardino e, in sostanza, indicizzarli

in un sistema in modo da simulare

la presenza di un robot, anche se non c'era.

E più ci pensavo, meno riuscivo

a trovare una buona risposta che gli facesse riconoscere la differenza.

Fu proprio nel periodo in cui mi offrirono il posto

qui a Berkeley,

e quando arrivai feci visita a Hubert Dreyfus,

un professore di filosofia famoso in tutto il mondo.

Gliene parlai e lui disse:

"Questo è uno dei problemi più antichi e fondamentali

della filosofia. Risale allo scetticismo

e arriva fino a Cartesio.

È il problema dell'epistemologia,

lo studio su come facciamo a sapere se qualcosa sia vero."

Iniziammo a lavorare assieme

e coniammo un nuovo termine: telepistemologia,

lo studio della conoscenza a distanza.

Invitammo artisti di primo piano, ingegneri

e filosofi a scrivere saggi a riguardo

e i risultati sono tutti in questo libro,

edito dalla MIT Press.

Quindi, grazie a questo studente che ha messo in dubbio

ciò che chiunque altro aveva dato per scontato,

questo progetto mi ha insegnato una lezione di vita:

mettere sempre in dubbio le ipotesi.

Il secondo progetto di cui vi parlerò

è figlio del Telegarden.

Nel periodo in cui era in funzione, io e i miei studenti volevamo capire

come le persone interagissero tra loro

e come utilizzassero il giardino.

Perciò ci chiedemmo: e se il robot potesse uscire

dal giardino e spostarsi in un altro

ambiente interessante?

Se potesse andare, ad esempio ad una cena

alla Casa Bianca? (Risate)

Dal momento che eravamo più interessati al progetto del sistema

e all'interfaccia utente che all'hardware,

decidemmo che, invece di

sostituire l'essere umano con un robot per andare alla cena,

avremmo sostituito il robot con un essere umano.

Lo chiamammo il Tele-Attore.

Scegliemmo una persona

molto estroversa e socievole

e la equipaggiammo di un casco

con diversi strumenti: telecamere, microfoni

e uno zaino con connessione wireless;

l'idea era che potesse entrare in un ambiente interessante

e lontano e poi, tramite Internet,

le persone potessero sperimentare la stessa cosa,

in modo da vedere ciò che lei vedeva,

e soprattutto potessero partecipare

interagendo gli uni con gli altri,

proponendo idee su come avrebbe dovuto comportarsi

e dove sarebbe dovuta andare,

per poi trasmettere queste idee al Tele-Attore.

Ci fu data la possibilità di portare il Tele-Attore

ai Webby Awards a San Francisco,

l'anno in cui il presentatore era Sam Donaldson.

Appena prima che si alzasse il sipario, in 30 secondi

spiegai a Donaldson cosa avremmo fatto

e gli dissi: "Il Tele-Attore

si unirà a lei sul palco,

è un nuovo progetto sperimentale:

le persone lo seguono dai loro schermi,

il Tele-Attore ha delle telecamere,

dei microfoni e un auricolare nell'orecchio,

e la gente in rete gli dà consigli

su come comportarsi".

E lui disse "Aspetta un attimo,

ma questo è quello che faccio io!". (Risate)

Gli piacque molto l'idea,

e quando il Tele-Attore salì sul palco,

andò dritta verso di lui e gli diede un bacio

sulle labbra. (Risate)

Noi eravamo davvero stupiti.

Non ce lo aspettavamo.

E lui fu grandioso. Per tutta risposta, l'abbracciò

e andò tutto benissimo.

Quella sera, mentre mettevamo a posto,

chiesi al Tele-Attore in che modo i Tele-Registi

avessero deciso di farle dare un bacio a Sam Donaldson.

E lei disse che non lo avevano deciso loro.

Disse che poco prima di salire sul palco,

i Tele-Registi stavano ancora discutendo sul da farsi,

allora lei salì sul palco e fece

quello che le sembrò più naturale. (Risate)

Quindi, il successo del Tele-Attore quella sera

nacque dal fatto che lei fosse un'attrice fantastica.

Sapeva quando fidarsi del proprio istinto.

Dunque questo progetto mi ha insegnato un'altra lezione di vita:

nel dubbio, improvvisa. (Risate)

Il terzo progetto è nato

dall'esperienza fatta quando mio padre era in ospedale.

Si stava sottoponendo ad una terapia,

una cura chemioterapica, ed esiste un'altra terapia

chiamata brachiterapia, in cui minuscoli semi radioattivi

vengono inseriti nel corpo per curare i tumori.

E come potete vedere qui,

i chirurghi inseriscono aghi nel corpo

per posizionare i semi, e tutto ciò -

tutti gli aghi vengono posizionati in parallelo,

quindi capita spesso che alcuni aghi

penetrino organi delicati, e di conseguenza,

danneggino questi organi, causando danni

che portano a traumi ed effetti collaterali.

Allora io e i miei studenti ci chiedemmo se

potessimo modificare il sistema

in modo che gli aghi entrassero da diverse angolazioni.

Abbiamo fatto una simulazione, sviluppato

degli algoritmi di ottimizzazione e, in simulazione,

abbiamo dimostrato di essere in grado di evitare

gli organi delicati pur raggiungendo la copertura

dei tumori con le radiazioni.

Al momento stiamo lavorando con dei dottori della UCSF

ed ingegneri della John Hopkins,

e stiamo costruendo

un robot specializzato, con diverse articolazioni che permettono

di inserire gli aghi da infinite angolazioni diverse.

E come potete vedere qui, riescono a evitare gli organi delicati

e arrivare comunque nei punti interessati.

Quindi, mettendo in dubbio, il presupposto che tutti gli aghi

debbano essere paralleli, da questo progetto ho imparato

una lezione importante: nel dubbio,

se il sentiero è bloccato, giragli intorno.

Anche l'ultimo progetto ha a che fare con la robotica medica.

Nasce da un sistema chiamato

robot chirurgico da Vinci,

un dispositivo in commercio.

È stato usato in più di 2000 ospedali in tutto il mondo:

l'idea di base è permettere al chirurgo

di operare comodamente nel suo sistema di riferimento,

ma molti dei compiti minori in chirurgia,

come la sutura, sono monotoni e ripetitivi,

e oggi sono tutti compiuti

sotto controllo diretto ed esclusivo del chirurgo,

che col passare del tempo si affatica.

Ci siamo chiesti

se fosse possibile programmare il robot

per fargli compiere alcuni compiti minori,

permettendo al chirurgo di concentrarsi

sulle parti più complesse dell'operazione

e ridurre inoltre i tempi in sala operatoria,

nel caso in cui il robot compiesse queste attività un po' più velocemente.

È difficile programmarli a svolgere attività delicate

come questa, ma il mio collega, Pieter Abbeel,

che lavora qui a Berkeley, ha sviluppato

una nuova serie di tecniche per insegnare ai robot tramite l'esempio.

È riuscito a far loro pilotare elicotteri,

anche con acrobazie incredibilmente interessanti e belle,

solamente tramite l'osservazione di piloti esperti.

Ci siamo quindi procurati uno di questi robot,

abbiamo iniziato a lavorare con Peter e i suoi studenti,

e abbiamo chiesto a un chirurgo di eseguire

un compito tramite il robot:

dopodiché, noi chiediamo al robot

di eseguire il compito,

e registriamo i suoi movimenti.

Ecco un esempio. Userò il numero otto,

disegnando il numero otto come esempio.

Ecco cosa appare quando il robot -

ecco cosa ha tracciato il robot,

in questi tre esempi.

Sono molto meglio di quelli che farebbe un principiante

come me, ma sono comunque imprecisi e irregolari.

Quindi registriamo tutti questi esempi, i dati,

e poi eseguiamo una serie di fasi.

In primis, usiamo una tecnica chiamata curvatura spazio-temporale dinamica

proveniente dal riconoscimento vocale, così da

allineare provvisoriamente tutti gli esempi,

dopodiché applichiamo il filtro di Kalman,

una tecnica che proviene dalla teoria dei controlli, che ci permette

di analizzare statisticamente tutto il rumore

ed estrarne la traiettoria desiderata che ne è alla base.

Dopodiché prendiamo le dimostrazioni umane,

tutte rumorose e imperfette,

e ne estraiamo una traiettoria dedotta del compito

e la sequenza di controllo del robot.

Poi lo eseguiamo sul robot,

osserviamo cosa succede,

e sistemiamo i controlli usando una sequenza di tecniche

chiamate apprendimento iterativo.

Dopodiché aumentiamo un po' la velocità,

osserviamo i risultati, sistemiamo di nuovo i controlli,

e osserviamo cosa succede.

Ripetiamo il tutto diverse volte,

ed ecco il risultato.

Questa è la traiettoria del compito,

ed ecco il robot che si muove a velocità umana.

Qui a quattro volte la velocità umana,

qui a sette volte.

Ed ecco il robot che opera a dieci volte

la velocità umana.

Quindi siamo in grado di far compiere ad un robot un compito delicato,

come un'attività chirurgica minore,

a dieci volte la velocità umana.

Questo progetto, grazie all'esercizio che richiede

e all'apprendimento, al fare una cosa ripetutamente,

insegna una lezione, ossia:

se desideri fare bene qualcosa,

non si scappa: devi fare esercizio, esercizio, esercizio.

Ecco dunque quattro lezioni che ho imparato

dai robot negli anni,

e il campo della robotica è migliorato molto

nel tempo.

Oggi uno studente delle superiori può costruire

robot simili a quello industriale che provai a costruire con mio padre.

E ora ho una figlia,

che si chiama Odessa.

Ha otto anni,

e anche a lei piacciono i robot.

Dev'essere genetico. (Risate)

Vorrei tanto che avesse potuto conoscere mio padre.

E ora sono io ad insegnarle come funzionano le cose,

Insieme elaboriamo dei progetti, e mi chiedo

quali lezioni ne trarrà.

I robot sono le più umane

tra le nostre macchine.

Non possono risolvere tutti i problemi del mondo,

ma credo che abbiano qualcosa di importante da insegnarci.

Vi invito tutti a pensare alle innovazioni

a cui siete interessati,

alle macchine che desiderate,

e a pensare a cosa potrebbero dirvi,

perché ho il presentimento

che molte delle nostre innovazioni tecnologiche,

i dispositivi che sogniamo,

possano ispirarci ad essere essere umani migliori.

Grazie. (Applausi)