I robot potranno imparare dai bambini

I bambini potrebbero essere degli ottimi programmatori di robot, ma non nel senso in cui siamo abituati a pensare questa attività. Il loro modo di esplorare il mondo gattonando in giro per casa, afferrando i giocattoli, osservando e imitando gli adulti potrebbe fare da modello di apprendimento per le macchine. In questo modo i programmatori eviteranno di scrivere migliaia e migliaia di righe di codice. Sarà davvero possibile permettere a un robot di apprendere osservando i comportamenti dei bambini e in generale delle persone?

Una mamma, il figlio e un'altra donna seduti a un tavolo insieme a un robot

Un nuovo metodo di apprendimento per i robot

I ricercatori dell'Università di Washington, attraverso alcuni esperimenti, stanno cercando di dimostrare che i robot possono imparare proprio come fanno i bambini, quindi essenzialmente osservando le altre persone e stabilendo autonomamente come eseguire determinate azioni. Se riusciranno in questo compito, il primo vantaggio sarà sicuramente quello di consentire anche a chi non conosce bene l'informatica di insegnare qualcosa a un robot semplicemente tramite dimostrazioni.

Insegnare ai robot di lavare i piatti, piegare i panni, fare la lavatrice, pulire casa, annaffiare le piante, stendere i panni e tante altre cosa potrebbe essere una grande comodità per il futuro. Ma non è semplice. Il professore di ingegneria informatica dell'Università di Washington e autore dell'articolo scientifico pubblicato su Plose One, Rajesh Rao, ha dichiarato: "Per raggiungere quell'obiettivo, c'è bisogno che il robot sia in grado di comprendere quelle azioni e di compierle da solo.".

I bambini comprendono il mondo grazie all'esplorazione: in questo modo imparano visivamente le leggi della fisica e imparano anche quale influenza possono avere le loro azioni sugli oggetti che li circondano. Secondo Andrew Meltzoff, psicologo e co-direttore dell' I-LABS (Institute for Learning and Brain Sciences), i bambini imparano molto in fretta perché adorano i giochi.

Infatti, come spiega Meltzoff, il gioco è una componente fondamentale per la crescita intellettuale di un bambino: "I bambini si impegnano in quello che sembra un gioco sciocco, ma ciò consente l'apprendimento futuro. È l'ingrediente segreto di un bambino per l'innovazione. Se provano a capire come far funzionare un nuovo giocattolo, usano davvero la conoscenza che hanno ottenuto giocando con altri giocattoli. Durante il gioco loro stanno imparando un modello mentale di come le loro azioni causano cambiamenti nel mondo. E una volta che hai quel modello puoi iniziare a risolvere nuovi problemi e a prevedere le intenzioni di qualcun altro.".

Ecco perché la squadra di ricercatori del professor Rao ha sviluppato degli algoritmi di apprendimento automatico che consentono a un robot di capire come le sue azioni possono tradursi in risultati diversi in base ai contesti. Il robot userà questo modello probabilistico per dedurre le volontà di un essere umano ed eseguire le azioni desiderate. Addirittura il robot potrà chiedere aiuto se non è sicuro di aver interpretato bene le informazioni ricevute.

I test

Gli scienziati hanno testato il modello robotico in diversi contesti. I test principali sono stati due: un esperimento di simulazione al computer in cui un robot impara a seguire lo sguardo di una persona e un esperimento in cui un robot reale impara ad imitare le azioni umane, come spostare degli oggetti dalla forma di alimenti su differenti zone di un tavolo.

Nel primo esperimento, il robot apprende un modello dei movimenti della propria testa e suppone che la testa degli umani sia governata dalle stesse regole. Il robot traccia i punti iniziali e finali dei movimenti della testa di una persona e sfrutta queste informazioni per capire dove quest'ultima volge lo sguardo. Di conseguenza il robot userà il modello dei movimenti della testa che ha appreso per girare la testa verso la stessa direzione della persona.

È stato poi ricreato uno dei test di Meltzoff in cui i bambini che hanno avuto esperienze con barriere visive e bende non erano interessati a guardare nella stessa direzione di un adulto bendato. Questo perché i bambini avevano capito che in effetti l'adulto non poteva vedere con le bende agli occhi. I ricercatori, dunque, hanno permesso al robot di "apprendere" quali sarebbero state le conseguenze dell'essere bendati. Da quel momento in poi, il robot non ha più seguito il movimento della testa della persona.

In un altro esperimento, gli scienziati hanno consentito al robot di spingere, raccogliere e spostare su un tavolo alcuni oggetti. Il robot ha eseguito i compiti applicando il modello di imitazione di una persona che sposta e sgombera gli oggetti da un tavolo. E invece di imitare meccanicamente ogni volta l'azione umana, il robot ha adottato anche movimenti diversi per raggiungere gli obiettivi.

Il tavolo e gli oggetti del test per il robot

Uno degli autori della ricerca e studente di dottorato di informatica, Michael Jae-Yoon Chung, ha detto: "Se l'uomo spinge un oggetto in una nuova posizione, per un robot con una pinza potrebbe essere più semplice e affidabile raccoglierlo per muoverlo lì piuttosto che spingerlo. Ma ciò richiede conoscere l'obiettivo, il che è un problema difficile nella robotica e che il nostro studio prova ad affrontare.".

I robot ci imiteranno e comprenderanno, ma la strada è lunga

Per ora i robot possono imparare solo semplici comportamenti, ma i ricercatori hanno intenzione di perfezionare il modello di apprendimento per consentire loro di capire ed eseguire compiti più difficili. "I bambini imparano attraverso il loro gioco e osservando gli altri", ha detto Meltzoff, "e sono i migliori apprendisti del pianeta - perché non progettare robot che imparano senza sforzi come fa un bambino?". Potrebbe essere uno scenario molto interessante e utile ai fini dello sviluppo di robot sempre più precisi ed efficienti. Un altro progetto importante, ad esempio, riguarda la possibilità di far apprendere compiti ai robot con lo scambio di informazioni attraverso il cloud. Magari in futuro i robot apprenderanno facilmente come fanno i bambini e si scambieranno le istruzioni autonomamente con il cloud computing: fantastico!

E se invece i bambini potessero imparare dai robot? Immagino che la prima reazione per molti genitori potrebbe essere quella di storcere il naso. Ma attenzione, non significa che i robot assumeranno un ruolo genitoriale. Significherebbe, a mio avviso, adottare un robot come supporto all'educazione. Per il bambino sarebbe più un giocattolo, ma per i genitori potrebbe essere di grande aiuto per la crescita intellettuale dei loro figli. Non è un caso se esiste una disciplina chiamata robotica sociale: i robot vengono utilizzati a fini terapeutici per aiutare i bambini autistici o quelli che hanno difficoltà a comunicare con gli altri.

Ci vorrà tempo per sviluppare robot che apprenderanno istruzioni come i bambini e che eseguiranno i compiti alla perfezione. Difficile fare una previsione: tra 10, 20, 30, 50, 70 o forse 100 anni? D'altra parte, però, penso che ormai la possibilità di vivere fianco a fianco con i robot si stia facendo sempre più concreta ogni anno che passa.

Fonti:
kurzweilai
washington.edu

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