sunnuntai 11. syyskuuta 2011

Henkilökohtaiset robotit. Tulevaisuus ja mahdollisuudet


En ole aivan selvillä kuinka paljon opetusta, tutkimusta, käytännön sovelluksia ja toimivia yrityksiä henkilökohtaisen robotiikan alueella Suomessa on. Tämä oli yksi syy miksi päätin perustaa blogin aiheen ympärille. Vaikuttaisi kuitenkin vähäisellä tutustumisella että niin yhdistys, opetus kuin yritystoiminta on melkolailla puhtaasti teollisuusrobotiikan alueella. Tämä on sinänsä mielenkiintoista sillä maailmalla henkilökohtaisten robottien tutkimus ja kehitys on ollut pitkään jo nopeimmin kehittyviä uusia alueita. Ja nyt todella nähdään jo paljon käytännön sovelluksia. Koska tutkimuspaperit ja muut lähteet mistä vielä tähän asti on aiheeseen voinut tutustua, ovat hyvinkin teknisiä ja aiheeseen vihkiytymättömälle huonosti aukeavia - yritänkin tuoda asioita blogissa kansantajuisemmin esille.

Henkilökohtaisen robotin määritelmä

Mikä sitten henkilökohtainen robotti on? Teollisuusrobotteihin verrattuna oleellista on kuinka robotti palvelee yksittäisen ihmisen tarpeita ja robotin käyttöön ei tarvita robotiikan asiantuntijaa kuten esim. teollisuudessa. Eli tavallaan robotin "käyttöliittymä" on kehitetty nimenomaan tavallisen ihmisen kanssa toimintaan tavallisissa ympäristöissä. Tähän liittyy oleellisesti myös mekaniikka, fysiikka ja robotin ulkonäkö jotka auttavat niitä soveltumaan ja toimimaan paremmin ihmisten. Sovellusalueita henkilökohtaisessa robotiikassa löytyy sekä työelämässä että arkisissa askareissa. Vain mielikuvitus on rajana.

Sovelluskohteita

Konkreettisena esimerkkinä erityisesti perheen arkea merkittävästi helpottavasta sovelluksesta on pyykin tai astioiden pesu. Vielä jokin aika sitten tällainen oli lähinnä scifiä, mutta täältä löytyvä ja yli miljoona kertaa ladattu video osoittaa että hyvin perustavaa laatua oleviin arjen ja työn sovelluksiin on olemassa jättimäinen tarve ja kiinnostus: http://www.willowgarage.com/blog/2011/06/06/solving-laundry-uc-berkeley

Tällä hetkellä robotit ovat hinnaltaan vielä niin korkeita että aivan heti niitä ei nähdä ihmisten kodeissa ja työpaikoilla henkilökohtaisina avustajina. Esim. ylläolevassa videossa ollut robotti maksaa satoja tuhansia dollareita. Viimeaikoina yksikköhinnat ovat kuitenkin alkaneet pudota merkittävästi ja kun saavutetaan riittävä massatuotannon aste tulevat yksikköhinnat putoamaan nopeasti ja radikaalisti. Nimenomaan ihmisten normaalia elämää ja arkea tukeville sovelluksille on suuri tilaus.

Sovelluskohteita on hyvin paljon ja tässä muutamia:
- ikääntyvien ihmisten auttaminen kotioloissa
- lasten opettamisessa, leikeissä ja esimerkiksi autismin hoidossa on saatu hyviä tuloksia nimenomaan robotiikan avulla
- koska robotiikka on hyvin laaja-alainen, se on erinomainen opetuksen täydentäjä jo ihan peruskoulutuksesta lähtien ja soveltuu lisäksi mihin vain teknisen alan opetukseen
- henkilökohtaiset assistentit toimistoympäristössä
- etäläsnäolo työssä. Ajatus kuulostaa ehkä scifiltä mutta tätä testataan jo toimisto-olosuhteissa.
- jne.

Henkilökohtaisen robotiikan tuleminen

Henkilökohtaisten tietokoneiden aikakausi alkoi 80-luvun alussa, jota seurasi internet ja mobiiliteknologian aikakausi. Robotiikka saattaakiin olla seuraava merkittävä teknologinen vallankumous ja teollisuudenhaara. Tämän kehityksen kiihtymistä saattaa kuitenkin olla rajoittamassa esim. korkeat hinnat, lakitekniset haasteet ja robotiikan avoimuus (open robotics). Näihin liittyen löytyikin hyvä englanninkielinen tuore haastattelu (Ryan Calo / Standford yliopisto):

http://surprisinglyfree.com/2011/08/16/ryan-calo/

Lisäksi Ryan Calon julkaisemassa artikkelissa kuvataan tarkemmin avoimen robotiikan merkitystä koko teollisuudelle ja arvioidaan kehityssuuntia http://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=1706293

Yhteenvetona haastattelusta poimittuja henkilökohtaiseen robotiikkaan liittyviä tulevaisuudenkuvia/haasteita:
  • avoimet alustat mahdollistaisivat nopeamman kehityksen ja liikkeelle lähdön
  • tällä hetkellä ollaan henkilökohtaisessa robotiikassa suurinpiirtein samassa vaiheessa kuin 70-luvun lopulla henkilökohtaisen tietokoneen kehityksessä
  • jo vuonna 2015 henkilökohtaisen robotiikan liiketoiminta olisi arviolta 6 miljardin dollarin suuruinen
  • vastuu- ja lakitekniset kysymykset saattavat olla yksi merkittävin haaste. Suljetuissa tuotteissa/järjestelmissä vastuukysymykset eivät ole epäselviä, mutta avoimissa modulaarisesti rakennetuissa robotiikan sovelluksissa tämä saattaa olla haaste. Robotiikassa kuitenkin verrattuna esim. PC teollisuuteen saattaa aiheuttaa fyysisiä vahinkoja ympäristölle ja ihmisille. Jopa ajatusta robottivakuutuksesta kuten autoilla jo on, on väläytelty.
  • teollisuuden toimijoiden pitäisi aloittaa nopeasti standardointi ja jaettuun sekä avoimeen infrastruktuuriin liittyvien asioiden yhteensovittaminen

Miksi robotiikkaa ja tekoälyn soveltamista olisi hyvä aloittaa opettamaan jo peruskoulussa?

Jotta Suomen kilpailukyky säilyisi tulevina vuosikymmeninä erityisesti teknologian saralla pitäisi opetukseen saada integroitua sisään matematiikan, tieteen ja teknologian sisältöä ja osaamista. Vaikka robotiikka saattaa alkuun kuulostaa eksoottiselta oppiaineelta, tarkemmin tarkasteltuna se tarjoaa luonnollisen pedagogisen lähestymistavan nimenomaan ongelmalähtöiseen oppimiseen, konkreettista käsin oppimista ja yhteistyön tekemistä ryhmissä. Se lisää oppilaiden kiinnostusta eri teknisiin osa-alueisiin kuten mekatroniikkaan, elektroniikkaan, sovellettuun matematiikkaan, ohjelmistotekniikkaan jne. Robotiikka aineena kehittäisi tietoa ja osaamista nimenomaan älykkäiden tulevaisuuden informaatioteknologioiden ymmärtämisessä. Nämä teknologiat tulevat olemaan interaktiivista, multimodaalista (monta käyttöliittymää kuten puhe, liike jne.), mukautuvia ja autonomisia. Teknologia ei ole enää mikään "nörttien" ja poikien hiekkalaatikko vaan pitäisi olla enemmänkin kansalaistaito. Jo nyt robotiikka ja tekoäly ovat löytäneet tiensä tutkimuslaitoksista osaksi ihmisten arkea esim. imurirobottien muodossa. Harva myöskään ajattelee enään että itseasiassa niinkin arkipäiväinen asia kuin jokainen Google haku käyttää monimutkaisia algoritmeja jotka toteutettu nimenomaan soveltaen tekoälyä ja monimutkaista tapaa indeksoida tietoa ja tulkita luonnollista kieltä.

Miksi henkilökohtainen robotiikka ei ole saanut suurempaa roolia suomalaisessa yhteiskunnassa, yritysmaailmassa ja tutkimuksessa?

Tätä olen kovasti miettinyt kun olen toistakymmentä vuotta seurannut aktiivisesti kehitystä mitä maailmalla tapahtuu. Mielestäni yksi kaikkein haastavin asia on että osaajista on pulaa ja pääasiassa yritykset, yliopistot ja osaajat ovat keskittyneet nimenomaan teollisuuden robotiikan ja tekoälyn sovelluksiin. Robotiikka on myös hyvin haastava ja monialainen alue opiskella joka vaatii huipputason opetusta. Aiheeseen perehtyvän pitää pystyä ymmärtämään ja hallitsemaan alueita: luonnollisen kielen prosessointia, kybernetiikkaa, kognitiiviset järjestelmät,  psykologiaa (kognitiivinen, käyttäytyminen jne.), automaatiotekniikka, mekaniikka, elektroniikka, ohjelmistotekniikkaa, tekoäly jne. Tämän lisäksi on puuttunut robotiikan sovellusten kehittämiseen niin tutkimus, opiskelu kuin harrastupuolelle sopivia alustoja robotiikkaan. Tai ne mitkä ovat olleet, ovat olleet pääasiassa lasten lelukäyttöön tarkoitettuja tai täysin suljettuja kuluttajatuotteitta kuten imurirobotit tai ruohonleikkurit. Myös korkeat hinnat robotiikan alustoissa ovat varmasti estäneet kehitystä. Uskon vahvasti että nyt alkaa syntymään enenevässä määrin valmiiksi paketoitua ja avoimia alustoja jonka ympärille uusi ekosysteemi kehittyy ja tässä kehityksessä vain taivas on rajana.

Tutkimusta ja toimintaa kotimaassa ja ulkomailla

Keräsin tähän aiheesta kiinnoistuneille robotiikan tutkimukseen ja muuhun aiheeseen liittyviä linkkejä, josta hyvä lähteä liikkeelle.

Ranskalainen NAO robotin kehittäjä
http://aldebaran-robotics.com/

NAO robottiin liittyvä blogipostaus joka herätti minut, jossa Tokion yliopisto ostaa ranskalaiselta yritykseltä robotteja. Maailmankirjat menivät tältä osin sekaisin.
http://www.robots-dreams.com/2010/10/university-of-tokyo-selects-aldebaran-nao-robot.html

Vähän yksityiskohtaisempi kuvaus miten NAO:a käytetään Tokion yliopistossa opetukseen:
http://www.best-of-robotics.org/icra2011workshop/templates/default/media/Takano_Nakamura_Robotics_education_with_NAO.pdf

NAO kehittäjäohjelma
http://developer.aldebaran-robotics.com/

Microsoft Robotics (alemman linkin takaa kattava kokoelma robotiikan alan yrityksiin maailmalla)
http://www.microsoft.com/robotics/
http://www.microsoft.com/robotics/#FindPartner

Stanford AI laboratory
http://ai.stanford.edu/

MIT Computer Science and Artificial Intellingence Laboratory
http://www.csail.mit.edu/

MIT Personal robotics group
http://robotic.media.mit.edu/

The rise of personal robots. Cynthia Breazeal - Director of MIT Personal robotics group TED talk video
http://www.youtube.com/watch?v=eAnHjuTQF3M

The Robotics Institute at Carnegie Mellon University - Personal Robotics Lab
http://personalrobotics.ri.cmu.edu/

Cornell University, personal robotics
http://pr.cs.cornell.edu/


Suomen tekoälyseura
http://www.stes.fi/index.php

Neokybernetiikka Aalto-yliopisto
http://neocybernetics.com/suomeksi/

Aalto yliopisto automaatio-ja systeemitekniikan laitos
http://autsys.tkk.fi/Opinnot



Ei kommentteja:

Lähetä kommentti