خوب، روباتها.
روباتها میتوانند برنامهریزی شوند
تا یک وظیفه را میلیونها بار با حداقل خطا انجام دهند،
کاری که برای ما خیلی دشوار است، نه؟
و تماشای آنها حین کار هم میتواند خیلی تاثیرگذار باشد.
نگاه کنید.
من میتوانم ساعتها به آنها نگاه کنم.
نه؟
چیزی که کمتر تاثیرگذار است،
این است که اگر این روباتها را از کارخانه بیرون بیاورید،
و جایی ببرید که محیط مثل اینجا کاملا شناخته شده و اندازهگیری شده نیست،
برای انجام یک کار که دقت بالایی هم لازم ندارد،
ممکن است چنین اتفاقی بیفتد.
منظورم این است که باز کردن یک در که دقت چندانی نمیخواهد.
(خنده)
یا خطایی کوچک در محاسبات،
و شیر را از دست داد، بفرمایید --
(خنده)
بیشتر اوقات هیچ راهی هم برای جبران نیست.
خب دلیل آن چیست؟
خوب، برای چندین سال،
روباتها با تاکید بر سرعت و دقت طراحی شدهاند،
و این موضوع در ساختار خیلی خاصی ترجمه میشود.
اگر یک دست روباتی را بردارید،
مجموعه به دقت چیدهشدهای از اتصالات،
و موتورهاست، که ما عملگر مینامیم،
آنها اتصالات را حول مفصل حرکت میدهند.
در این ساختار روباتیک،
باید محیط را به دقت اندازه بگیرید،
تا بدانید چه چیزی در محیط هست،
و باید هر حرکت مفصلهای روبات را
کاملا برنامهریزی کنید،
زیرا خطایی کوچک، میتواند شکستی بزرگ به بار بیاورد،
که به چیزی آسیب بزنید یا به رباتتان آسیب بزنید
اگر به چیزی سختتر بخورد.
پس بیایید کمی درباره آنها صحبت کنیم.
و به مغز این روباتها فکر نکنید
یا اینکه ما چقدر با دقت آنها را برنامه نویسی میکنیم،
اما به جای آن به بدن آنها نگاه کنید.
به وضوح مشکلی در آن هست،
چون چیزی که یک روبات را دقیق و قوی میکند
در دنیای واقعی آنها را به طرز مسخرهای خطرناک و بیاثر میکند،
چون بدن آنها نمیتواند تغییر شکل بدهد
یا تنظیم شود تا با دنیای واقعی بهتر تعامل کند.
پس از جهت مخالف به آن نگاه کنید،
که نرمتر از همه چیزهای اطرافتان باشند.
خوب، شاید فکر کنید اگر نرم باشید واقعا قادر به انجام هیچ کاری نباشید،
احتمالا.
خوب، طبیعت خلاف آن را به ما یاد داده است.
برای مثال، در کف اقیانوس،
زیر هزاران کیلوگرم فشار هیدرواستاتیک،
جانوری کاملاً نرم
میتواند حرکت کند و با چیزی به مراتب سختتر از خودش تعامل کند.
او با حمل این پوست نارگیل حرکت میکند
به لطف انعطافپذیری بازوچههایش،
که به عنوان دست و پای او عمل میکنند.
و ظاهراً، یک اختاپوس هم میتواند سر یک شیشه را باز کند.
خیلی تاثیرگذار است، نه؟
اما مشخص است که این فقط به خاطر مغز این حیوان ممکن نشده است،
بلکه به خاطر بدن او هم هست،
و این مثالی مشخص، یا شاید مشخصترین مثال است،
از هوش مجسم،
که گونهای از هوش است که تمام موجودات زنده دارند.
همه ما آن را داریم.
بدن ما، شکل، جنس و ساختار آن،
نفشی اساسی در یک کار فیزیکی بازی میکند،
چون میتوانیم با محیط اطرافمان تطابق پیدا کنیم
تا بتوانیم در محدوده وسیعی از شرایط موفق باشیم
بدون اینکه نقشهای بچینیم یا محاسبهای بکنیم.
پس چرا بخشی از هوش مجسم را
در ماشینهای روباتیک قرار ندهیم،
تا آنها را از تکیه بر کار بیش از حد
در محاسبات و حس کردن رها کنیم؟
خوب، برای این کار، میتوانیم از استراتژی طبیعت پیروی کنیم،
زیرا با تکامل، کار بسیار خوبی انجام داده است
در طراحی ماشینها برای تعامل با محیط.
و ساده میتوان فهمید که طبیعت از مواد نرم به کرات
و از مواد سخت به ندرت استفاده میکند.
و این کاری است که در این زمینه جدید روباتیک انجام شده است،
که «روباتیک نرم» نام دارد،
که در آن هدف اصلی ساختن دستگاههای فوق دقیق نیست،
چون این کار را که کردهایم،
بلکه برای اینکه روباتها بتوانند با شرایط غیرمنتظره روبرو شوند،
تا بتوانند وارد دنیای خارج شوند.
و چیزی که باعث نرمی یک روبات میشود اول سازگاری بدن آن است،
که از مواد یا ساختارهایی ساخته شده که میتوانند تغییر شکلهای خیلی زیاد را دوام بیاورند،
پس دیگر اتصالات صلب نداریم،
و دوم اینکه برای حرکت دادن آنها، از چیزی استفاده میکنیم به نام تحریک توزیع شده،
تا بتوانیم به طور پیوسته شکل این بدن شکل پذیر را کنترل کنیم،
که اثری مانند داشتن تعداد زیادی اتصال و مفصل دارد،
اما هیچ ساختار سختی در آن نیست.
پس میتوانید تصور کنید که ساختن یک روبات نرم فرآیندی بسیار متفاوت است
از روباتهای سخت، که اتصال و دنده و پیچ دارند
و باید به صورت کاملا مشخصی با هم ترکیب شوند.
در روباتهای نرم، بیشتر اوقات
فقط محرک را از پایه میسازید،
اما ماده انعطافپذیر را طوری شکل میدهید
که به ورودی مشخصی واکنش بدهد.
برای مثال، اینجا، میتوانید فقط یک ساختار را تغییر شکل بدهید
که شکلی نسبتاً پیچیده دارد
اگر بخواهید همین کار را با اتصالات و مفصلهای صلب انجام دهید،
و اینجا، آنچه استفاده میکنید فقط یک ورودی است،
مثل فشار هوا.
خوب، اما بیایید چند مثال باحال از روباتهای نرم ببینیم.
اینجا یک آقا کوچولوی بامزه داریم که در دانشگاه هاروارد ساخته شده،
و او به لطف جریانهای فشاری که در بدنش اعمال میشود حرکت میکند،
و به لطف انعطاف پذیری، او همچنین میتواند زیر یک پل کوتاه بخزد،
و به راه رفتن ادامه دهد،
و بعد کمی متفاوت به راه رفتن ادامه دهد.
و این یک نمونه خیلی ابتدایی است،
اما آنها همچنین یک نمونه خیلی محکمتر توان سرخود هم ساختهاند
که واقعا میتواند به جهان بیرون فرستاده شود و با مسائل آن روبرو شود
مثل اینکه یک ماشین از روی آن رد بشود ...
و به کار ادامه بدهد.
بامزه است.
(خنده)
یا یک ماهی روباتیک، که مثل یک ماهی واقعی در آب شنا میکند
صرفا به این دلیل که دمی نرم با محرک توزیع شده دارد
که هنوز هم فشار هوا است.
این از MIT بود،
و البته یک اختاپوس روباتیک داریم.
این درواقع یکی از اولین پروژههایی است
که در این زمینه جدید روباتهای نرم ساخته شده است.
اینجا، بازوچه مصنوعی را میبینید،
اما آنها در واقع کل یک ماشین را با چندین بازوچه ساختهاند
آنها میتوانستند آن را در آب بیندازند،
و میبینید که میتواند به نوعی به اطراف برود و کاوشهای زیردریایی انجام دهد
به روشی متفاوت از روباتهای صلب.
اما این برای محیطهای ظریف مانند صخرههای مرجانی خیلی مهم است.
بیایید به زمین برگردیم.
اینجا منظرهای میبینید
از روباتی در حال رشد که من و همکارانم در استنفورد ساختهایم.
میبینید که دوربین در بالا ثابت شده.
و این روبات خاص است،
چون با استفاده از فشار هوا، از سر رشد میکند،
در حالی که باقی بدن در تماس با محیط محکم باقی میماند.
و این از گیاهان الهام گرفته شده، نه حیوانات،
که بوسیله مواد به صورتی مشابه رشد میکند
تا بتواند با گستره وسیعی از موقعیتها مواجه شود.
اما من یک مهندس بیومدیکال هستم،
و شاید کاربردی که من بیش از همه به آن علاقه دارم
زمینه پزشکی است،
و دشوار بتوان تعاملی نزدیکتر با بدن انسان تصور کرد
از اینکه واقعا به درون بدن برویم،
برای مثال، برای انجام یک عمل کوچک تهاجمی.
و اینجا، روباتها میتوانند برای جراح خیلی مفید باشند،
چون آنها باید
با استفاده از سوراخهای کوچک و ابزار مستقیم وارد بدن شوند،
و این ابزارها باید با ساختارهای بسیار ظریفی تعامل کنند
در محیطی بسیار متغیر،
و این کار باید ایمن انجام شود.
بنابراین بردن دوربین درون بدن،
یعنی بردن چشمان جراح به منطقه مورد جراحی
خیلی چالشبرانگیز خواهد بود اگر از یک تکه صلب استفاده کنید،
مثل اندوسکوپ کلاسیک.
با گروه تحقیقاتی قبلیام در اروپا،
این روبات دوربیندار نرم را برای جراحی ساختیم،
که خیلی با یک اندوسکوپ کلاسیک متفاوت است،
که میتواند به لطف انعطافپذیری قطعات حرکت کند
که میتواند در هر جهتی خم شود و همچنین تغییر طول بدهد.
و این در واقع توسط جراحان استفاده شد تا ببینند چه کار دارند میکنند
با ابزارهای دیگری از نقطهنظرهای دیگر،
بدون توجه زیادی به اینکه چه چیزی در اطراف لمس میشود.
و اینجا روبات نرم را در حین کار میبینید،
و فقط به داخل میرود.
این یک شبیهساز بدن است، نه یک بدن واقعی.
به اطراف میرود.
یک نور دارید، چون معمولا،
درون بدنتان نور زیادی نیست.
امیدواریم.
(خنده)
اما گاهی یک عمل جراحی میتواند تنها با استفاده از یک سوزن انجام شود،
و حالا در استنفورد، روی یک سوزن خیلی انعطافپذیر کار میکنیم،
به نوعی یک روبات نرم خیلی کوچک
که از نظر مکانیکی برای تعامل با بافتها
و رفتن درون یک اندام جامد طراحی شده است.
این رسیدن به اهداف مختلفی را ممکن میسازد، مثل تومورها،
در اعماق یک اندام جامد
با استفاده از تنها یک نقطه دخول.
و میتوانید حتی ساختاری که در راه رسیدن به هدف
میخواهید از آن اجتناب کنید را دور بزنید.
پس روشن است، که این زمانی بسیار هیجانانگیز برای روباتیک است.
روباتهایی داریم که باید با ساختارهای نرم کار کنند،
پس این سوالات تازه و بسیار چالشی را
برای جامعه روباتیک برمیانگیزد،
و البته، تازه در حال شروع به یادگیری کنترل،
و قرار دادن حسگرها روی این ساختارهای بسیار انعطافپذیر هستیم.
اما البته، حتی نزدیک هم نیستیم
به آنچه طبیعت در طول میلیونها سال تکامل به آن دست یافته.
اما از یک چیز مطمئن هستم:
روباتها نرمتر و امنتر خواهند شد،
و به کمک مردم خواهند آمد.
متشکرم.
(تشویق)