Da automatizzati ad autonomi, i veri robot si alzeranno per favore?

La fantascienza offre rappresentazioni dei robot che sono cautelative e aspirazionali, ma non necessariamente pratiche. Come si confrontano i robot del mondo reale con figure iconiche come C-3PO o Mr. Data? Si scopre che siamo circondati da loro.

Se ti dico che oggi ho visto un robot, cosa ti viene in mente? Cos'è un robot?

Questa non è una domanda trabocchetto.

I robot nella fantascienza

Perché abbiamo visto così tanti robot. Abbiamo visto Robbie il robot del film Il pianeta proibito del 1956, Rosie la governante di The Jetsons, il Gigantor animato, C-3PO e R2-D2 di Star Wars della fine degli anni '70, Optimus Prime, Data di Star Trek, T- 800 Terminator, o successivi robot come Wall-E, Dolores (e tutti i sintetizzatori) di Westworld, e tutto il resto dei robot nei vari spin-off di Star Wars.

Tutti questi, insieme, hanno costruito la nostra visione dei robot nel corso degli anni, almeno nei film e in TV.

Conosciamo anche le storie raccontate da questi robot. I dati di Star Trek vogliono solo essere più umani. Isaac di The Orville è un Kaylon, una razza di robot che distruggono le creature organiche. (Eppure il percorso di Isaac è stato di redenzione, perché è un Kaylon compassionevole e aiuta a invertire la tendenza per i prodotti organici.) I robot di Star Wars, in particolare quelli progettati per il merchandising, sono diventati amici e compagni dei loro amici organici.

Poi ci sono i tanti robot malvagi intenzionati alla distruzione, come Ultron; Hal 9000; i Dalek e i Cybermen di Doctor Who; varie incarnazioni di robot Terminator; Nomad, Lore, Peanut Hamper e Control di Star Trek; e una collezione di droidi di Star Wars.

Tutti questi robot hanno fornito agli scrittori l'opportunità di riflettere le caratteristiche e i problemi dell'umanità su esseri meccanici e di giocare con ciò che accade quando crei una vita artificiale con o senza i vincoli morali che governano la maggior parte degli esseri umani.

Robot nel mondo reale

Ma i robot esistono nel mondo reale. E non si comportano come C-3PO o Mr. Data. Si va invece dalle gigantesche fabbriche automatizzate ai robot di saldatura per automobili, dalle stampanti 3D ai giocattoli per bambini. Cosa rende questi robot...robot? E cosa li differenzia dai robot della fantascienza?

Per cominciare, i robot della fantascienza sono spesso completamente autonomi. Il signor Data di Star Trek: The Next Generation e il Dottore di Star Trek Voyager (un'intelligenza artificiale olografica) furono addirittura dichiarati persone legali agli occhi della Federazione immaginaria. Nessuno sostiene che la Tesla del mio amico sia legalmente una persona.

In effetti, l’industria automobilistica ha sviluppato una serie di criteri ambiziosi che definiscono l’“autonomia” di un veicolo robotico, e possiamo applicare tali criteri anche ad altri robot. I criteri SAE J3016 hanno sei livelli: i livelli 0, 1 e 2 descrivono i limiti di automazione, mentre i livelli 3, 4 e 5 descrivono un funzionamento più completamente autonomo:

Come puoi vedere, i criteri blu specificano che un conducente umano deve comunque mantenere il controllo, anche se assistito dall’auto, mentre i criteri verdi specificano (principalmente) che l’auto è in grado di prendere tutte le decisioni necessarie.

La maggior parte dei robot del mondo reale che abbiamo oggi rientrano nel lato blu dello spettro. Ecco perché utilizzo i termini automatizzato e autonomo per differenziare le capacità robotiche. Sebbene le parole sembrino simili, ecco in cosa differiscono:

I sistemi automatizzati seguono regole predefinite per eseguire attività specifiche.
I sistemi autonomi possono operare in modo indipendente, prendere decisioni e adattarsi a nuove situazioni.

Oggi, sostengo, la maggior parte dei robot sono semplicemente dispositivi automatizzati che hanno un certo livello di movimento nel mondo reale. Eseguono una serie di passaggi, eventualmente modificati in base a determinati criteri. (Ad esempio, una stampante 3D smetterà di stampare quando esaurisce il filamento, solo per riprendere una volta caricato altro materiale.) I dispositivi autonomi includono C-3PO, Mr. Data, T-800 o il sogno di Amazon per persone libere robot di consegna.

In questo momento, lavoriamo in modo automatizzato davvero, davvero bene. Autonomo, non tanto. Ma ci stiamo arrivando.

Gamma dinamica enorme

I robot di oggi, nonostante non siano versatili come Mr. Data, sono generalmente piuttosto utili e funzionali.

Questi includono robot industriali, robot medici, robot militari e di difesa, robot domestici, robot di intrattenimento, robot per l'esplorazione e la manutenzione dello spazio, robot agricoli, robot per la vendita al dettaglio, robot subacquei e robot di telepresenza che aiutano le persone a partecipare a un'attività a distanza.

Il mio interesse personale si è concentrato sui robot disponibili e accessibili a produttori e hobbisti, robot che possono consentire alle persone di costruire, progettare e prototipare progetti precedentemente realizzabili solo da chi dispone di un'officina piena di macchinari di fabbricazione.

Sto parlando delle stampanti 3D, che costruiscono oggetti da strati di plastica fusa; Dispositivi CNC, che spesso tagliano, intagliano e rimuovono legno o metallo per creare oggetti; macchine da taglio laser, ideali per il taglio, l'incisione e la fabbricazione di parti e circuiti stampati molto dettagliati; e persino taglierini per vinile, per tagliare con cura materiale leggero e flessibile in motivi complessi.

Queste macchine sono programmate utilizzando software CAD per definire, ovvero progettare, l'oggetto da costruire. Tali progetti vengono quindi convertiti in una serie di istruzioni di movimento che guidano la macchina nell'eseguire movimenti ripetitivi e complessi.

Ho utilizzato un CNC, ad esempio, per realizzare una serie di scaffali personalizzati identici per lo stoccaggio delle parti.

Mentre progettavo e assemblavo l'organizzatore, il robot è diventato un moltiplicatore di forza, scolpendo precise caratteristiche di supporto della cremagliera, un processo che andava ben oltre le mie capacità di lavorazione del legno, che si limitano principalmente a martellare chiodi e avvitare viti.

I robot oggi hanno un’enorme gamma dinamica, dai giocattoli didattici per bambini a qualcosa di sorprendentemente complesso ed enorme come i magazzini intelligenti di Amazon. Ciascuno di questi magazzini contiene migliaia di robot, ma poiché lavorano tutti in concerto tra loro, l'intero magazzino può essere considerato di per sé un robot gigantesco.

Periodo di autonomia

Torniamo alla nostra discussione sui robot automatizzati e sui robot autonomi. I robot automatizzati possono seguire una serie di compiti, solitamente supervisionati (o almeno controllati regolarmente) da un operatore umano.

Le mie stampanti 3D sono un buon esempio. Quando creo un progetto nel software CAD e poi lo converto in gcode, ciò che sto creando è una serie di istruzioni di movimento. Le istruzioni specificano la posizione X e Y della testina di stampa, insieme a quanto deve essere alto l'estrusore per tenere conto degli strati che vengono costantemente aggiunti. Le istruzioni specificano anche la temperatura dell'estrusore, determinando la rapidità e la fluidità con cui la plastica si scioglie sullo strato precedente.

Di solito, avvio una stampa e poi la monitoro tramite una fotocamera. Nelle occasioni non abbastanza rare in cui la stampa fallisce o la stampante decide semplicemente di vomitare plastica fusa nell'aria, di solito lo prendo abbastanza velocemente, corro nel Fab Lab e annullo la stampa. La stampante è automatizzata: segue le istruzioni, ma non c'è nulla di autonomo in questo processo.

Le stampanti più recenti incorporano un po' di intelligenza artificiale: le fotocamere alimentano le immagini a un processore che utilizza l'apprendimento automatico per esaminare ciascuna immagine e determinare se c'è una situazione di guasto. Sebbene le macchine non siano in grado di risolvere questi guasti, l’apprendimento automatico può disattivare il processo, prevenendo la perdita di materiale e un possibile rischio per la sicurezza.

Quando visiti le fabbriche di Amazon, vedrai più robot. Ci sono robot che si muovono sul pavimento consegnando i prodotti. La maggior parte di questi sono automatizzati, non autonomi. Ma i sistemi di trasporto estremamente complessi di Amazon sono dotati di sistemi di imaging intelligenti che osservano i prodotti mentre passano e prendono alcune decisioni sugli oggetti mentre passano. Qui stiamo iniziando a vedere segnali di una maggiore gestione che avviene senza supervisione umana.

Ho un drone che mostra anche alcuni comportamenti autonomi. Se, mentre lo dirigo tramite un controller portatile, lo mando fuori dalla portata radio, il drone stesso prenderà il sopravvento. Traccerà un percorso per tornare alla sua origine, invertire la rotta, evitare ostacoli come alberi e linee elettriche e tornare a casa senza alcuna interazione. Eseguirà lo stesso comportamento quando rileverà che la batteria è troppo scarica per continuare a volare.

In ciascuno di questi tre esempi (monitoraggio della stampante 3D assistito dall’intelligenza artificiale, monitoraggio del nastro trasportatore del magazzino e volo di ritorno a casa), stiamo vedendo comportamenti autonomi costruiti come un’estensione di un sistema per lo più automatizzato. Penso che sia così che vedremo l'implementazione delle funzionalità autonome. Saranno disponibili situazione per situazione finché non verranno prese in considerazione sempre più situazioni.

Alla fine, potrai entrare nella tua macchina e goderti altri 45 minuti di sonno mentre il veicolo ti porta allo Starbucks più vicino al tuo ufficio. Ma come mostra il grafico dei livelli SAE di automazione della guida discusso in precedenza, il livello 5 è un grande passo avanti. A quel punto, abbiamo fiducia che il veicolo gestirà qualsiasi condizione stradale e risponderà in modo intelligente, attento, rapido e sicuro. La maggior parte degli esperti ritiene che inizieremo a vedere auto con questa capacità dopo il 2030.

Quando ChatGPT sbaglia con una delle sue famose allucinazioni, è semplicemente fastidioso - e forse imbarazzante se qualcuno usa quel materiale in qualche scritto. Ma se un robot commette un errore mentre opera nel mondo reale, qualcosa può andare storto fisicamente, anche in modo fatale. Poiché la posta in gioco è alta, è necessario prestare molta più attenzione non solo nello sviluppo di sistemi completamente autonomi, ma anche nella messa in scena e nel rilascio di tali sistemi per garantire che siano sicuri da scatenare nel nostro ambiente condiviso.

Guardando al futuro: i robot di domani

Rivediamo i nostri tre punti principali: in primo luogo, la fantascienza ci ha fornito un'immagine di un robot che è allo stesso tempo cautelativa e aspirazionale, ma non necessariamente pratica. In secondo luogo, moltissime cose possono essere considerate robot nel mondo reale. E in terzo luogo, la gamma di autonomia può variare tra i diversi robot del mondo reale.

A prima vista, sembra che l’intelligenza artificiale e la robotica siano indissolubilmente legate. Ma come abbiamo visto, l’intelligenza artificiale può informare tutto, parte o niente delle funzioni di un robot, a seconda del livello di tecnologia coinvolta e dello scopo del robot. Anche se sarebbe bello che un robot di fabbricazione sapesse quando sta fallendo e si ferma, traiamo molto valore dai dispositivi CNC automatizzati e dalle stampanti 3D che seguono semplicemente le istruzioni del codice g.

Guardando al futuro, vedremo sistemi più autonomi. Siemens ha una visione affascinante di come sarà una fabbrica nei prossimi decenni e mette in mostra molti sistemi autonomi che interagiscono con il processo di produzione nel suo complesso.

Al di fuori del mondo dei personaggi dell'intrattenimento, i robot sono meccanismi complessi che giustificano il costo e lo sforzo per crearli in base al valore che generano, che si tratti di risparmio di costi, risparmio di tempo, capacità di affrontare processi altrimenti difficili, capacità di operare in ambienti pericolosi per l’uomo o la capacità di moltiplicare forzatamente gli sforzi dei loro operatori umani.

La capacità di interagire con il mondo reale ed eseguire passaggi automatizzati è la posta in gioco per partecipare alla rivoluzione della robotica. Mentre andiamo avanti, aspettiamoci una fusione tra apprendimento automatico, visione intelligente, intelligenza artificiale generativa, competenze di programmazione tradizionali e abilità di progettazione meccanica per aprire nuove porte, offrire nuove opportunità e aiutare i robot di tutte le dimensioni e capacità a fare di più per aiutarci.

D'altra parte, se un giorno nel futuro i robot iniziassero a gridare: "Sterminare! Sterminare!" ...beh, allora... Pericolo, Will Robinson, Biddi Biddi Biddi, Questi non sono i droidi che stai cercando.

Hasta la vista, tesoro!