肯‧高柏格 (Ken Goldberg)：從機器人身上學到的四件事

機器人影響我們的日常生活越多，身為人類的我們就越要自我反省。在 TEDxBerkeley 的演說當中，肯‧高柏格 (Ken Goldberg) 分享了他在和機器人工作的過程中，學習到的人類不可不知的四件事。(影片攝自TEDxBerkeley)

我知道這聽起來怪怪的

但是我認為機器人能夠啟發我們

讓我們成為更好的人

我在美國賓州伯利恆(Bethlehem, Pennsylvania)長大

伯利恆鋼鐵廠(Bethlehem Steel)就在那裡

我父親是個工程師

在我成長的過程中

他會敎了我工程的原理

我們會一起做一些東西

像是模型火箭和軌道車

這是我們一起做的卡丁車

站在輪胎後方的是我

還有我的姐姐和我當時最好的朋友

有一天我父親回到家

當時我大概十歲

吃晚飯的時候

他宣布下一個我們要做的東西是機器人

機器人

我感到非常樂不可支

因為學校裡

有一個愛欺負人的同學叫做凱文

他很愛找我麻煩

因為我是班上唯一的猶太人

我等不及能夠快點開始做這件事情

這樣我就可以讓凱文「見識見識」我的機器人
(笑聲)

(機器人的聲音)

這並不是當時我父親所想的那種機器人

當時他擁有一家鍍鉻公司

他們得在一堆化學物品中

搬運沉重的鋼鐵零件

所以他需要一個像這樣的工業機器人

來搬運重物

但是我父親並沒有得到他想要的那種機器人

我父親和我在這件事情上努力了好幾年

但是當時是1970年代

還沒有出現

非專業人士能夠取得的技術

因此我父親靠著人工繼續這類工作

幾年後

他被診斷患有癌症

你看，當時我們想做的那種機器人

不是在告訴他不要搬重物

而是對他暴露在有毒的化學物品中的一種警告

當時他沒有意會到

所以得了血癌

在45歲的時候過世

這件事情讓我受到很大的打擊

我永遠忘不了我父親和我想做的那種機器人

大學的時候，我決定像父親一樣主修工程

我進了卡內基美隆大學，取得機器人學博士學位

在那之後，我一直在研究機器人

我想向你們介紹的是

四項機器人設計

以及這些設計如何啟發我成為更好的人

1993年以前
我是南加大(USC)裡的一個年輕教授

當時才要開始建立我個人的機器人實驗室

網路的出現也是在這一年

我記得是我的學生

告訴我網路的出現

我們對此讚嘆不已

我們開始摸索網路

某個下午
我們發現可以利用這個縱橫全球的平台

讓全世界任何一個人

來操作我們實驗室中的機器人

我們捨棄將它做為戰鬥或工業使用

選擇用它來耕種

我們把機器人放在這東西的中心位置

並稱它為天線花園

我們在機器人手上的夾具裝設了照相機

也寫了專屬的程式和軟體

如此一來

世界各地的人就可以透過點擊螢幕

進來任意移動機器人

並且參觀花園

我們同時也設有其他軟體

讓人們進來幫忙我們遙控澆水

在你澆過幾次水之後

我們就會給你種子去栽種

這是一個設計，一個工程設計

我們出版了一些

天線花園系統設計的文件

但我們也視天線花園為一種裝置藝術

天線花園出現一年後

受到了奧地利的電子藝術博物館邀請

將其設置在博物館大廳

並且很榮幸地在博物館網站上

每天24小時展出將近九年時間

操作這個機器人的人數

比歷史上任何其他機器人都還要多

有一天

我突然接到

一個學生的電話

他問了我一個非常簡單卻意義深遠的問題

他說，天線花園是真的嗎?

當時所有人都認為那是真的

而我們是製作人所以我們知道

但是我能理解他為什麼這麼問

因為那有可能是拍下一堆花朵在花園裡的照片

然後利用電腦系統合成出來的

看起來像是有一個真的機器人在那裡

但實際上並不存在

我想了很久

卻想不出能讓他分辨兩者差異的方法

這件事情差不多是發生在

柏克萊大學(Berkeley)請我過來工作的時候

我到達這裡時

拜訪了世界著名的哲學家德雷佛斯

我和他談到這件事情，他說

這是最古老也最重要的哲學問題之一

這要回顧到懷疑主義者

並且向上追溯至笛卡兒

這是認識知識論的問題

研究如何判別事物真假

我們開始一起研究

創造出一個新名詞：天線認識論

是對遠距知識的研究

我們邀請了藝術家、工程師以及哲學家的先驅

來寫一篇相關報告

研究結果發表在麻省理工學院

出版的這本書裡

我要感謝這名提出疑問的學生

他質疑了所有人都相信的事實

這件事情給我上了人生的一課

就是我們要對任何假設提出質疑

我要講的第二項設計

是在天線花園之後發展出來的

天線花園還在運作的時候

我的學生和我對於人與人的互動

以及他們在花園中所做的事情很感興趣

我們開始思考

如果機器人可以離開花園

進入其他有意思的環境中會怎麼樣呢?

比方說

在白宮舉行的晚宴? (笑聲)

比起硬體設備

我們對系統設計和使用者平台更感興趣

因此我們決定

讓人來取代機器人

而不是機器人取代人去參加宴會

我們稱之為人形機器人

我們找到一個人

她非常外向又熱衷社交

她戴著一頂頭盔

上面有各種設備、攝影機和麥克風

背著一個備有無線網路連線功能的背包

我們的想法是

她可以進入一個有意思的遠距環境

人們可以透過網路體驗她所經歷的

看到她所看的

更重要的是

人們可以透過與其他人的互動參與其中

關於她該做什麼去哪裡

我們想了很多點子

並且將這些都傳輸到人形機器人上

我們得到機會，把人形機器人

帶到在舊金山舉行的威比獎典禮上

那年的主持人是山姆．唐納森

在幕簾拉開之前

我有大概30秒時間向唐納森先生說明我們要做的事

我說

人形機器人會和你一起出現在舞台上

這是一項實驗性的新設計

人們會從自己的螢幕上看到她

她身上有攝影機和麥克風

單邊耳朵會戴耳機

她下一步該怎麼做

人們會透過網路給她出主意

唐納森先生說

慢著，那是我的工作
(笑聲)

他很喜歡這個概念

在人形機器人步上舞台時

她直接朝唐納森先生走去

並且在他嘴唇上用力親了一下
(笑聲)

我們都非常驚訝

這是我們意料之外的事情

唐納森先生人非常好，回給她一個大擁抱

得到熱烈的回響

當天晚上，在我們打包的時候

我問了人形機器人

導演是如何決定讓她親山姆‧唐納森的

她說他們並沒有要她這麼做

她說在她上台之前

導演們還在討論要怎麼做

所以她就走上台

做了她覺得應該做的(笑聲)

因此，那晚人形機器人的成功

完全歸功於她是個很棒的演員

她知道什麼時候該相信自己的直覺

這個設計給我上了人生中另一課

不確定怎麼做的時候，要隨機應變
(笑聲)

第三項設計是源自我父親住院時

我個人的經驗

當時我父親在接受化療

還有另一種相關療法

稱為近距放射療法

是將微小的放射性種子植入體內來治療癌症腫瘤

這個療法正如你所見

外科醫師會把針插在人體上

來傳遞放射性種子

這些插入人體的針呈平行排列

因此有些針

很容易會刺入敏感的器官

結果這些針破壞了器官

引起器官損傷及副作用

我的學生和我開始想

我們是不是可以改善這個系統

讓針可以從不同角度插入

我們做了模擬

找出最佳的運算法則並再次模擬

我們有辦法做到避開脆弱的器官

同時仍然能夠維持

放射線在腫瘤上的覆蓋範圍

我們現在和加州大學舊金山分校裡的醫生

以及約翰霍普金斯大學裡的工程師合作

我們正在做一種機器人

它經過特殊設計，有許多的關節

讓針能夠以各種不同角度插入

如你所見，他們可以避開脆弱的器官

在需要的地方插針

透過對針必須以平行排列有所懷疑

我又在這個設計上學到一件事情

就是當我們心中有疑問時

當你眼前的路受到阻斷時，就換條路走吧
(投影片翻譯)
1. 要質疑假設
2. 猶疑不定時，要隨機應變
3. 此路不通時，要繞道而行

最後一個設計也是跟醫學機器人有關

這是從一個叫做

達文西手術機器人的系統中發展出來的

這個設備市面上可以買得到

全球已經有超過兩千家醫院使用這項設備

這個創意讓外科醫生

能夠在屬於自己的空間裡自在地做手術

但是許多手術的附加工作

比方說縫合，是非常一成不變又沉悶的

目前這些工作的執行

都是直接由外科醫生專門管控

造成外科醫生的過度疲勞

我們一直在思考

如果我們能設計讓機器人

來執行部分的附加工作

就可以讓外科醫生

專心投入在手術中更複雜的部分

如果我們能夠讓機器人的動作加快一些

也能夠縮短手術時間

要設計讓機器人做這種精細的工作是很困難的

但是我柏克萊大學的同事

皮耶特‧阿布比爾做到了

他研發出一套讓機器人從實例中學習的新技術

透過觀摩專家的飛行

他成功讓機器人駕駛直升機

做一些有意思又讓人驚艷的特技

我們取得一個這種機器人

開始和皮耶特還有他的學生一起研究

我們請一個外科醫生執行手術

我們的做法是和機器人一起

我們要求機器人

也進行手術

然後我們把機器人的一舉一動都錄下來

接下來我用八字縫合

做為例子說明

這裡有三個例子

是由機器人所做的

八字縫合

這遠比我這個外行人所能做的要強得多

但是還是不夠純熟精準

所以我們記錄所有的例子和數據

然後仔細看過一連串的步驟

首先，我們使用了一個取自語言識別

名為動態時間校正的技術

這讓我們能夠暫時結合所有的實例

接著我們採用卡爾曼濾波器

這是一門採自控制理論的技術

這個技術讓我們可以對所有雜訊做數據分析

節取我們想要的軌跡

我們的做法是

從這些嘈雜又不盡完美的人體示範中

取出套用在機器人身上的

任務判別軌跡以及控制程式

接著我們在機器人上面執行

觀察整個過程

然後利用稱為反覆學習的一系列技術

來調整控制器

接著我們做的是，稍微調快速率

我們觀察結果，又調整了控制器

再接著觀察

我們重覆這個過程好幾次

得到這個結果

這個是推論的工作軌跡

這個則是機器人與人類以同樣速度移動的軌跡

這是比人類快四倍的軌跡

這是快七倍的

這是機器人以比人類快十倍的速度

操作的軌跡

所以說，我們是有辦法讓機器人

用比人類快十倍的速度

來執行像手術附加工作這樣的精細工作的

因為這個設計包含了練習和學習

多次重覆做同一件事情

所以這個設計也教了我們一件事情

就是如果你想做好一件事情

就只能不斷地練習再練習

這些就是這幾年來

我從機器人身上學到的四門課

至於機器人學

這個領域也隨著時間進步了許多

如今就連高中學生

也能做出像我和我父親嘗試做的那種工業機器人

現在我有個女兒

名字叫歐妲莎(Odessa)

她現在八歲

她也喜歡機器人

這大概是家族風氣(笑聲)

我希望她有機會見到我父親

現在換我教她做事情的方法

我們一起做很多東西

我常常想她能夠從中學到什麼

機器人是所有機器中

最具有人性的

它們無法解決世界上的所有問題

但我認為我們可以從它們身上學到一些重要的事

我希望各位去思考

那些你感興趣的發明

你夢想中的機器

想想這些東西可能要傳達的訊息

因為我的直覺告訴我

許多我們夢想中的

科技發明和設備

可以啟發我們成為更好的人

謝謝(掌聲)