In questo articolo parleremo di un’altra gara simile al Darpa Challenge, questa volta ambientata in Italia, a Pisa, si chiama EuRathlon. Parleremo di robot che imparano, sempre più velocemente, anche a cucinare a dipingere a creare… e infine vedremo un esperimento molto importante che ha visto come protagonista uno dei “nostri” robot.

In sintesi vedremo i passi da gigante che stanno muovendo i robot. Verso quale direzione stanno muovendo i loro passi? Verso la direzione della creatività e dell’auto-apprendimento.

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EuRathlon 2015 gara internazionale di robot, a Piombino dal 17 settembre

Saranno oltre 40 robot, 18 squadre e 150 partecipanti ad arrivare da tutto il mondo a Piombino per questo evento. 90 ore di competizione robotica aperte gratuitamente al pubblico nei pressi della Centrale Enel di Tor del Sale.

Robot terrestri, sottomarini e droni ispezioneranno l’area di quella che sembrerà una catastrofe appena avvenuta, sulla falsariga dell’ incidente di Fukushima del 2011; raccogliendo dati, identificando criticità e pericoli, cercando dispersi e perdite pericolose per l’ambiente, chiudendo valvole con braccia meccaniche, il tutto in una gara contro il tempo.

EuRathlon è una sfida multidominio (terra, aria e acqua) del tutto inedita tra robot in grado di operare all’aperto e in sinergia dentro situazioni di crisi: in prima mondiale studenti ed esperti del settore provenienti da 21 Paesi testeranno in pubblico intelligenza e autonomia degli automi da loro creati, in scenari simulati ma realistici, dinanzi a una giuria internazionale e anche di fronte ad esperti giapponesi.

L’evento è finanziato dalla Commissione Europea e organizzato dal Centro Nato per la Ricerca Marittima e la Sperimentazione (Cmre) di La Spezia su mandato del consorzio euRathlon.

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Il primo Eurathlon è stato organizzato due anni fa,  dal 23 al 27 settembre a Berchtesgaden, Germania. Il secondo Eurathlon si è svolto a La Spezia, dal 29 settembre al 3 ottobre dell’anno scorso.

Durante l’EuRathlon 2015 vedremo quindi robot specializzati per portare a termine determinati compiti. Rispetto al Darpa Challenge svolto in America proprio quest’anno, ne abbiamo parlato in questo articolo, a Piombino vedremo robot creati appositamente per una specifica funzione. In California invece, avevamo parlato di robot capaci di adattarsi a una serie di situazioni limite, diverse tra di loro.

L’Italia parteciperà alla competizione con un team guidato dall’Università di Firenze che schiererà un drone sottomarino, Filippo, e uno aereo Batigol, utile per riprodurre mappe in 2D delle zone colpite dalle calamità. Progetti entrambi finanziati dalla Regione Toscana, così come PoseiDrone, un polpo robot capace di esplorare i fondali anche nelle zone più angustie.

«Ventuno Paesi – ha spiegato Jean Guy Fontaine, responsabile del progetto per il Cmre – testeranno in pubblico intelligenza e autonomia degli automi da loro creati, in scenari simulati ma realistici, dinnanzi a una giuria internazionale»

Tra gli eventi da segnalare le presentazioni di Robot-Era, l’automa specializzato nell’assistenza agli anziani della Scuola Sant’Anna di Pisa, Walk-man, il robot realizzato all’Istituto italiano di tecnologia (Iit) di Genova in collaborazione con il Centro ricerche «E. Piaggio» di Pisa, e di DRC-HUBO del Korea Advanced Institute of Science and Technology (Kaist), robot sudcoreano vincitore dell’edizione 2015 del DARPA Robotics Challenge, per la prima volta in Europa.

I robot? Stanno imparando troppo in fretta, e da soli!

In questo articolo, chiamato il manifesto della robotica collaborativa, parliamo di robot in grado di svolgere lavori da apprendisti. Ma come sappiamo, i bravi apprendisti, pur essendo agli inizi di una professione, non si accontentano di ripetere pedissequamente il lavoro insegnato dal loro capo-insegnante. L’apprendista umano che ha passione e voglia di crescere, non si limita a svolgere il lavoro imparato senza metterci del suo. Questo atteggiamento si chiama aggiungere creatività e personalità al proprio modo di lavorare. Nella migliore delle ipotesi la chiamiamo “proattività”.

Ebbene, i robot moderni stanno prendendo la direzione della proattività, ovvero auto-apprendono senza il bisogno di un programmatore al proprio fianco. Esageriamo?

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Un progetto europeo traduce le guide e i tutorial online per insegnare ai robot come si fanno le cose. È il progetto RoboHow. Consiste in un database e in un linguaggio per tradurre ogni ‘step’ umano in azioni robotiche specifiche da compiere.

Ad esempio, leggendo la guida su “come fare il pane”, il robot dovrebbe capire quali sono le azioni necessarie da compiere per raggiungere l’obiettivo ( fare il pane ) ricostruendo l’algoritmo sequenziale di scripting delle attività da svolgere.

L’auto-apprendimento permette ai robot stessi di capire la conoscenza umana e riscriverla sotto forma di conoscenza robotica, senza bisogno di un programmatore che ogni volta li programmi sulle attività specifiche da compiere.

Il trasferimento della conoscenza può avvenire anche tramite l’osservazione visiva dei movimento umani, analizzando i video, oppure attraverso insegnamenti impartiti con la realtà virtuale.

La conoscenza robotica viene trasferita su un database chiamato Open Ease, a cui possono accedere tutti gli altri robot. Il patrimonio delle competenze acquisite da un singolo robot diventa così di pubblico dominio, a disposizione per ogni altro robot in qualsiasi parte del mondo.

Un traguardo raggiunto da un robot sarebbe immediatamente condiviso e trasferito con tutti gli altri robot, diventando così un know-how collettivo e globale, evitando di restare confinato in un solo automa.

Nel progetto (patrocinato da istituti di ricerca di otto paesi europei, coordinato dall’Università di Brema) viene utilizzato il robot PR2, un automa in grado di compiere i principali movimenti umani su un tavolo da lavoro. Ad esempio, può preparare il pane o la pizza.

 

Darwin e la Robotica

Cosa possono avere in comune Darwin, il padre della teoria dell’evoluzione, e la Robotica? Un esperimento condotto da un gruppo di ingegneri specializzati in robotica, dell’Università di Cambridge.

Infatti alcuni ricercatori della prestigiosa università britannica hanno creato un sistema robotizzato in grado di evolvere in modo artificiale, senza alcun intervento umano. Il robot madre che ha dato origine a una generazione di robot figli sempre più evoluti, non solo ha messo in pratica i principi della selezione della specie, bensì ha generato robot in grado di assolvere particolari compiti.

Ma prima di tutto vi poniamo una domanda: chi è il robot protagonista di questo esperimento, ripreso nel video seguente?

Se già non l’avete riconosciuto, vi serve un indizio? Si tratta di un robot che noi di Alumotion conosciamo molto bene.

Ebbene sì, gli ingegneri di Cambdrige hanno usato un robot UR di Universal Robots, in questo modo hanno potuto concentrarsi sulla ricerca, sfruttando la semplicità e la velocità nella programmazione delle braccia meccaniche UR.

Ma andiamo con ordine. Partendo proprio da… Darwin.

La teoria sull’evoluzione alla base dell’esperimento robotico

Nel 1859, Darwin arrivò alla conclusione che tutti gli esseri viventi, uomo compreso, sono sottoposti, nel succedersi delle generazioni, a lenti ma continui cambiamenti, chiamati evoluzione. Darwin espose la sua rivoluzionaria ipotesi scientifica nel libro L’origine delle specie ad opera della selezione naturale, ossia il mantenimento delle razze avvantaggiate nella lotta per la vita. La reazione nel mondo accademico, e non solo in quello, fu esplosiva!

Oggi sappiamo che i cambiamenti che menzionava Darwin, originano da piccoli cambiamenti spontanei del DNA (noti come mutazioni) non ereditate dai genitori, ma trasferite ai figli. L’ambiente seleziona (selezione naturale) gli individui che, a seguito di queste mutazioni, risultano più adatti alla sopravvivenza e alla riproduzione; il cambiamento, impercettibile nel corso di una generazione, è evidente nei millenni della storia della vita sulla Terra. Tutti gli esseri viventi, inoltre, hanno avuto una comune origine da organismi primordiali, da cui sono derivati attraverso un lento processo di specializzazione.

La mamma robot e i suoi figli

Torniamo all’esperimento. Per prima cosa i ragazzi di Cambridge hanno programmato una sorta di “mamma robot” per costruire un robot figlio, in grado di eseguire movimenti rudimentali di base. Il figlio può essere costituito da uno a cinque cubi di plastica, ognuno dei quali contiene un piccolo motore per effettuare uno spostamento rudimentale.

A questo punto entra in gioco l’evoluzione.

Senza alcun intervento umano dall’esterno, il robot madre valuta la qualità dei figli in base alla velocità di ognuno di loro. Ovvero viene valutato il tempo impiegato da un robot figlio per raggiungere una data posizione, a partire dal suo luogo di nascita.

Le valutazioni verranno prese in considerazione per la successiva generazione, che dovrà essere più efficiente rispetto a quella precedente. In altre parole, è la legge della sopravvivenza, la legge del più forte, applicata ai robot.

“La selezione naturale è, essenzialmente, riproduzione, valutazione, riproduzione, valutazione e così via – ha spiegato Fumiya Lida, capo del team di ricerca che comprende anche scienziati dell’Eth di Zurigo – e questo è quello che fa il nostro robot. E grazie a lui possiamo osservare il miglioramento e la diversificazione della specie”.

Ogni esperimento in genere inizia con un bambino-robot generato casualmente. In cinque diversi esperimenti, la madre ha progettato, costruito e valutato generazioni di dieci figli, usando i test raccolti nelle precedenti generazioni per programmare le caratteristiche di quella successiva. In altre parole il robot madre manipola le configurazioni fisiche dei cinque blocchi,  blocchi che possono essere considerati l’equivalente robotico dei geni.

I progressi migliori si sono trasferiti da una generazione all’altra fino ad arrivare all’ultima generazione, in cui i robottini sono in grado di svolgere un determinato compito due volte più velocemente rispetto ai loro “avi”.

Bisogna anche aggiungere che non solo le generazioni di robot figli si sono evolute, ma anche la velocità del robot madre di migliorare i futuri robottini si è ottimizzata. Secondo i ricercatori è una conseguenza del fatto che la madre robot con il tempo ha affinato persino i suoi stessi parametri di progettazione, inventando, sottolineiamo, inventando, nuovi modelli di movimento per i figli robot nel corso del tempo, (sbalorditivo).

Per approfondire l’intero studio, ecco il link della ricerca. Questo invece è un altro interessante articolo di Wired sull’argomento.

I Robot stanno evolvendo, dalla ripetitività alla creatività

“Una delle più grandi domande della biologia è chiedersi come sia nata l’intelligenza: la robotica sta esplorando questo mistero”, ha aggiunto Lida. “Abbiamo sempre pensato ai robot come degli strumenti che eseguono operazioni ripetitive, progettati per la produzione di massa e non per la personalizzazione di massa, ma vogliamo vedere robot che invece sono in grado di innovare e creare.”

A proposito di “creare”, vi ricordate il video del quadro dipinto da un UR10, in collaborazione con la pinza Robotiq 85?

Turbulence: Watercolor + Magic from Dr. Woohoo! on Vimeo.

In realtà, la paternità dell’idea è dell’artista californiano (e umano), Dr. Woohoo, autore del quadro Turbolence: Watercolor+Magic, il quale afferma <<Il fine è quello di esplorare il rapporto tra artista, me stesso in questo caso e il robot. Sono alla ricerca del punto perfetto di equilibrio tra robot e artista, con il fine di aumentare le possibilità creative di quest’ultimo.>>

Ne avevamo parlato anche in questo articolo, chiamato il Manifesto della Robotica Collaborativa. Stiamo assistendo a una rivoluzione all’interno del mondo dei robot. Non più pensati e realizzati per assistere i vecchi modelli della produzione di massa. Ma strumenti potenti e versatili, in grado di adattarsi ai nuovi modelli produttivi, più flessibili e imprevedibili rispetto al passato. Robot in grado di reagire con creatività e collaboratività alle nuove sfide che attendono l’umanità.