Perché i robot hanno bisogno di riflessi

I riflessi proteggono i nostri corpi, ad esempio quando tiriamo indietro la mano da una stufa calda. Questi meccanismi di protezione potrebbero essere utili anche per i robot. In questa intervista, il Prof. Sami Haddadin e Johannes K眉hn della Munich School of Robotics and Machine Intelligence (MSRM) dell’Università Tecnica di Monaco (TUM) spiegano perché dare ai soggetti del test uno “schiaffo sulla mano” potrebbe gettare le basi per i robot del futuro.

Nel tuo articolo, pubblicato su Rapporti scientifici, descrivi un allestimento sperimentale in cui le persone venivano effettivamente schiaffeggiate sulla mano, per studiarne i riflessi….

K眉hn: Sì, puoi metterla così. Per il nostro studio, in collaborazione con l’Imperial College di Londra, i soggetti del test avevano bisogno dei loro riflessi per proteggerli da due diverse fonti di dolore: in primo luogo, uno schiaffo sulla mano. E, mentre tiravano la mano e il braccio fuori pericolo, dovevano anche evitare un ostacolo a gomito. Abbiamo studiato la retrazione della mano e abbiamo scoperto che è un movimento altamente coordinato.

Abbiamo anche osservato che il dolore anticipato da una persona modella il riflesso: se so che l’oggetto dietro di me provocherà un dolore simile allo schiaffo sulle mie dita, ritirerò la mano in modo diverso rispetto a quando so che l’oggetto non provocherà dolore .

In che modo un esperimento così apparentemente semplice può contribuire allo sviluppo di macchine intelligenti ad alta tecnologia come i robot?

Haddadin: Gli umani hanno abilità affascinanti. Si potrebbe parlare di un’intelligenza innata nel corpo umano che è indispensabile per la sopravvivenza. Il riflesso protettivo è una parte centrale di questo. Immagina la classica situazione della “mano sul fornello caldo”. Senza pensare, tiriamo indietro la mano non appena la pelle percepisce il calore. Finora i robot non hanno riflessi di questo tipo. Le loro reazioni alle collisioni imminenti tendono ad essere piuttosto insensate: si fermano e non si muovono finché una persona non interviene.

In alcune situazioni questo potrebbe avere senso. Ma se un robot smettesse di muoversi semplicemente toccando una stufa calda, ciò avrebbe ovviamente conseguenze fatali. Al MSRM siamo quindi interessati a sviluppare meccanismi riflessi autonomi e intelligenti come parte di un sistema nervoso centrale per robot, per così dire. Gli esseri umani stanno servendo come nostri modelli di ruolo. Come funzionano i loro riflessi e cosa possiamo imparare da loro per lo sviluppo di robot intelligenti?

Quali conclusioni puoi trarre dal tuo esperimento per lo sviluppo dei robot?

K眉hn: Abbiamo ottenuto una visione dettagliata di come funziona il movimento riflesso: il modo in cui gli esseri umani coordinano il riflesso può essere visto come un lancio della spalla in avanti, in un certo senso, per accelerare il ritiro della mano. Questo principio potrebbe essere applicato nello sviluppo dei movimenti riflessi nei robot umanoidi, con un segnale inviato a una parte di un robot per influenzare il movimento di un’altra.

Questa conoscenza sarà utile anche nella progettazione di protesi abilitate ai robot che dovrebbero funzionare in modi “simili a quelli umani”.

Hai detto che il “dolore anticipato” ha avuto un ruolo nel tuo esperimento. Anche i robot dovrebbero essere in grado di anticipare il dolore?

K眉hn: Sarebbe un grande vantaggio. Potrebbe aiutare a classificare potenziali collisioni in base ai livelli di pericolo e a pianificare azioni evasive se appropriato. Ciò non solo garantirebbe la sicurezza del robot.

Se il robot fosse in grado di anticipare il dolore umano, potrebbe intervenire in una situazione pericolosa per salvare una persona dall’esperienza di questo dolore.

I robot avrebbero quindi bisogno di imparare a provare dolore allo stesso modo degli umani?

Haddadin: No. La nostra percezione del dolore è molto complessa e legata alle emozioni. Quindi non possiamo paragonarlo alla “sensazione di dolore” di un essere umano. I robot sono strumenti e non creature viventi. Il dolore artificiale non è altro che un segnale tecnico basato sui dati di vari sensori. Al MSRM abbiamo già sviluppato un meccanismo riflesso iniziale per i robot basato sul “dolore artificiale”. Quando si toccano oggetti caldi o appuntiti, il nostro robot ha ritirato il braccio in un movimento di riflesso.

Quali sono i tuoi prossimi passi sulla strada per un robot con un riflesso protettivo completamente sviluppato?

Haddadin: La grande sfida nel nostro campo di ricerca tra esseri umani e macchine è che abbiamo ancora solo una comprensione rudimentale del nostro modello di ruolo: il sistema riflesso umano, che lavora con i meccanismi di apprendimento sensomotorio di un complesso apparato di movimento neuromeccanico. Ed è qui che si trova l’entusiasmante sfida scientifica: con tutte le incognite, per migliorare continuamente le capacità umane delle nostre macchine intelligenti, utilizzando ciò che apprendiamo per arrivare a una migliore comprensione di come funzionano gli esseri umani. In sostanza, possiamo dire che questo è continuato dai tempi di Leonardo Da Vinci e continuerà per molti anni a venire.