Roboti avatari

Primjena autonomnih strojeva još uvijek se odvija pod pretpostavkom da je čovjek prisutan negdje u upravljačkoj petlji onda kada su ti strojevi skupi poput roboautomobila. Za čovjekom u kontrolnoj petlji nema potrebe, ako je cijena pogrešaka rada ili kvara stroja niska: kao kod usisavača Roomba. Ljudi su potrebni i za donošenje odluka na visokoj razini. Čim nešto krene krivo, potrebna je ljudska spoznaja o svijetu. I zato je zanimljiva daljinska prisutnost (telepresence) čovjeka u stroju. U funkcionalnom smislu avatarski robot vrlo je sličan nešto jednostavnijim teleoperacijskim robotima.

Pojava pojma “robotski avatar” pokazuje ne samo kako se klasični pojmovi primjenjuju na funkcionalno različita područja uporabe strojeva već i kako se oni prenose iz jednog u drugo tehno-znanstveno područje. Pojam “avatarski robot” prenesen je u robotiku iz područja virtualne stvarnosti ili općenitije internetske komunikacije gdje se digitalni “dvojnik” koristi kao predstavnik fizičke osobe u nekom drugom prostoru koji nije trebao nužno biti i stvaran. Robotski avatar strojni je kompleks koji bi trebao omogućavati senzorsko motoričku komunikaciju između fizičke osobe i njenog fizičkog predstavnika (stroja) koji su istovremeno na različitim mjestima. Stupanj posredne prisutnosti kod avatara bi trebao biti takav da omogućava uronjenost (engl. imersing) u udaljeni prostor posredstvom stroja.

Robotski avatar, nalik avataru u prividnoj stvarnosti (VR), omogućuje korisniku vid, sluh i dodir dok se kreće kroz udaljeni prostor na način da se osjeća kao da je u njemu. Za razliku od VR-a gdje se čovjek nalazi u okruženju nepostojećih objekata, robotski avatar dovodi čovjeka u fizičko okruženje, koje bi moglo biti u susjednoj sobi ili tisućama kilometara daleko.

Uronjenost je sinonim za potpuni doživljaj pa je teleprisutnost moguća ako se digitalnom vezom ostvaruje prijenos velike količine podataka u realnom vremenu.

Mogućnosti djelovanja robotskih avatara kao čovjekovih predstavnika često se uspoređuju sa sposobnostima suvremenih androida za koje se smatralo da će moći autonomno obavljati poslove prema napucima slično kao što ljudi izvršavaju zadane naredbe. Upravo je nesposobnost autonomnosti androida bila poticaj za organizaciju natjecanja robotskih avatara kod kojih je najvažnije da je čovjek uvijek u kontrolnoj petlji sa strojem, što znači da može donositi svjesne odluke i snositi njihove posljedice u stvarnom vremenu.

Što su povijesni avatari, a što virtualni avatari i kako se oni razlikuju od robotskih avatara? Povijesni avatari susreću se u vrlo starim indijskim mitovima i označavaju zemaljske zastupni- ke bogova. Robotski avatarski sustav funkcionalno je sličan povezivanju s virtualnom stvarnosti jer se osobi na nekom mjestu omogućuje povezivanje s drugim mjestom, prividnim ili stvaranim, koristeći pritom računalne uređaje kao digitalizacijsku senzomotoričku poveznicu. Razlika je u tome da se virtualni avatar nalazi u prividnoj, a robot avatar u fizičkoj stvarnosti. U tehničkom ustroju robotičkog avatara nema ničeg funkcijski nepoznatog. Novost je u učinkovitoj sintezi već poznatih sustava.

POVIJESNI, VIRTUALNI I ROBOTSKI AVATARI. Avatar je uvijek predstavnik nekoga ili nečega, ali u različitim sredinama. Klasične avatare nalazimo u hinduističkoj mitologiji gdje na jeziku sanskrt pojam “avatar” označava silazak boga (Višnu) na zemlju, tj. uzimanje zemaljskog oblika (slika u sredini). Virtualni avatari pojavili su se kao pojmovi u SF pripovijetkama i filmovima (Avatar, Blade Runer…) da bi s razvojem igara i interneta postali digitalni predstavnici stvarnih osoba ili digitalni likovi s kojima se komunicira. Danas su virtualni avatari predstavnici stvarnih osoba u prividnom svijetu posredstvom računalnih uređaja (slika desno). Robotski avatar predstavnik je stvarne osobe u fizički izmještenom stvarnom svijetu (slika lijevo).

SUSTAV ROBOTSKOG AVATARA. Sastoji se od izvršnog mehaničkog dijela koji je funkcionalno skup senzorskih (osjetilnih) i aktuatorskih (motoričkih) komponenti (slika lijevo) i upravljačke platforme povezane s tijelom čovjeka (slika desno). Ta dva podsustava povezuju računala koja komuniciraju preko žice ili bežično u stvarnom vremenu. Izvršni dio slijedi pokrete upravljačkog mehanizma. Senzor na izvršnom dijelu omogućava čovjeku uvid i djelovanje na okolinu gdje je izvršni mehanizam. Na natjecanju AVATAR XPRIZE svaki je izvršni mehanizam imao na sebi videoprikaz operatera kako bi se mogao pratiti njegov doživljaj tijekom upravljanja. Operater u desnoj šaci ima sklop za osjet dodira (slika desno).

Od 2015. godine održano je nekoliko svjetskih robotskih natjecanja poznatih pod nazivima “Grand Challenege”, (engl. veliki izazov). Pojavili su se kao odgovori na stvarne nesreće, krize (nuklearni akcidenti, potresi, rušenja objekata i sl.) ili kao poticaji ubrzanja razvoja nekih istraživačko-razvojnih tema u kojima se godinama očekivao proboj, a on se nije događao. Teme natjecanja odražavaju šire društveno zanimanje i očekivanje: poput autonomnih terenskih vojnih automobila, autonomnih urbanih osobnih vozila i sl. U početku ih je organizirala i sponzorirala milijunskim nagradama Agencija za razvoj američke vojske (DARPA).

DARPA Grand Challenger iz 2004. imao je za cilj ostvariti autonomnu vožnju stroja dugačku stotinjak kilometara kroz pustinju. To je na iznenađenje pokretača ostvareno već 2005. DARPA Urban Challenger potaknuo je razvoj gradskih autonomnih vozila i već je na prvom natjecanju postignut cilj. DARPA Robotics Challenge iz 2015. stimulirao je s dva milijuna američkih dolara razvoj androidnog robota koji će obaviti nekoliko poslova u akcidentnim prilikama. Taj pokus, iako je završen uspješno iz trećeg pokušaja, pokazao je svu inferiornost (androidnih) robota u odnosu na ljude: pobjedničkom androidu trebal je deset puta više vremena nego čovjeku za obaviti isti, relativno jednostavan zadatak koji zahtijeva prosječnu spretnost. Većina androida nije ni završila zadatak. Ipak, ostvareno je ono što je nazvano

DVA PRISTUPA PRI PROJEKTIRANJU AVATARA. Pobjednički sustav NIMBRO (slika desno i u sredini) čiji rad je sudac ocijenio kao “super zabavno”, sve je zadatke obavio u vremenu od 5.50 minuta što je bilo samo nešto sporije od ljudske brzine. NIMBRO je sustav razvijen posebno za avatarsku teleoperaciju. Avatar TANGIBLE (slika desno) razvijen je tako da su spajani komercijalno dostupni elementi. Kombinira petoprstne ruke SHADOW, SynTouchove biomimetičke taktilne senzore, HaptX-ove haptičke rukavice visokih performansi, manipulatore kobota Universal Robota i Voysysov softver za videokomunikaciju niskog kašnjenja da bi stvorio intuitivan telerobotski sustav jednostavan za upotrebu i učenje.

RAZLIKA TELEOPERATORA I AVATARA. Robotski avatari (slika lijevo) su viši razvojni stupanj teleoperacijskih robota (slika u sredini i desno). Kod teleoperatora se izvršnim mehanizmom upravlja i komunicira preko izvanjske konzole s upravljačkim palicama. Za video i slušnu komunikaciju koriste se klasični monitori sa zvučnicima (slika desno) . Izvršni dio (slika u sredini) ne mora biti antropomorfan. Kod avatara upravljački dio vezan je uz anatomiju čovjeka i predstavlja zapravo egzoskelet. Izvršni dio je također antropomorfan. Videokomunikacija se odvija preko videovizira (googleove naočale) na slici lijevo prikazano je ispitivanje avatara kod igranja šaha. U prednjem planu su petoprsne ruke, u drugom planu je operater s upravljačkim mehanizmom i bez videovizira na očima.

“DARPA teško”, tj. dosegnuta je razina ostvarenja nečega za što se mislilo da je do tada bilo teško ostvarivo.

Pod utjecajem tih natjecanja zaklada XPrize (pod pokroviteljstvom japanske zrakoplovne tvrtke ANA) pokrenula je 2018. godine ANA AVATAR XPrize, petogodišnje natjecanje s ciljem stvaranja “avatarskog sustava koji može prenijeti ljudsku prisutnost na udaljenu lokaciju u stvarnom vremenu”.

Objedinjavanjem nekoliko postojećih ključnih tehnika pokušavaju se izvesti zadaci koje ljudi rade s lakoćom, a roboti ih teško ili uopće ne mogu izvesti. Tako su avatari trebali gurati invalidska kolica, skinuti kutiju za šah s police na stol i pripremiti ga za igru, slagati slagalice i sl. Zanimljivije su primjene osobne pomoći kod koje bi posredovan dodir mogao biti još korisniji i važniji.

Finale natjecanja XPrize održano je u Long Beachu (SAD), a natjecalo se sedamnaest timova iz Francuske, Njemačke, Italije, Japana, Meksika, Singapura, Južne Koreje, Nizozemske, Ujedinjenog Kraljevstva i SAD-a. Tema završnog natjecanja “Avatar XPrize 2022” bilo je istraživanja scene u svemiru. Avatar se treba kretati stazom s preprekama, okrenuti električni prekidač, razlikovati osjetom težine različite predmete, koristiti nekoliko bušilica itd. Službeni operater određenog natjecanja avatara XPrize istovremeno je i sudac na natjecanju. On je slučajnim odabirom odabran među sucima i prvi se put susreće sa sustavom. Prateći tim avatarskog sustava ima 60 minuta za upoznavanje operatera s načinom rada i upravljanja. Nakon toga slijedi prolaženje natjecateljskog poligona. Razvojni tim u pratnji avatarskog sustava može samo promatrati što se događa kao i ostali gledatelji.

KOMPETENCIJA ROBOTSKOG AVATARA I ANDROIDA. Na ntjecanju DARPA Robotics Challengea 2015. godine, koje je ispitivalo stvarne sposobnosti androida da aktivno sudjeluju u otklanjanju posljedica nesreće robotom Atlas (slika lijevo), tim stručnjaka mukotrpno je upravljao tijekom izvođenja zadataka. Robotu je trebalo 50 minuta da završi posao koji je čovjek mogao završiti za oko 5 minuta. Programirani i daljinski vođeni androidi za sada su neupotrebljivi u nesrećama. Avatarski sustav zapravo je zamjena za androidni stroj koji ima stalno uključenog čovjeka ne samo pri izvođenju već i kod donošenja odluka. Na slici u sredini i desno su južnokorejski android DRC HUBO (u sredini) i njegova preuređena verzija u HUBO AVATAR (desno) iste ekipe pobjednika na DARPA Grand Challange 2015. Njihov avatar nije pobijedio na natjecanju “XPrize Avatar”, što ukazuje da se radi o različitim vrstama kompetencija.

Na kraju avatar je trebao dodirom omogućiti razlikovanje hrapavosti stijena. Operater je trebao imati osjećaj dodira kojim može razlikovati grubu od glatke stijene. Neki timovi koristili su složene i skupe mikrofluidne rukavice koje prenose osjećaj dodira s vrhova prstiju robota na vrhove prstiju operatera. Drugi su imali male vibracijske motore na prstima kako bi hrapavost pretvorili u povratne informacije o dodirnu koje je operater mogao protumačiti, tj. posredno osjetiti. Tako su npr. korišteni mikrofoni na prstima robota kojima se dodir preslikavao u zvuk: hrapave površine pri pomicanju prstiju zvučale su operateru glasnije, dok su glatke površine zvučale tiše.

Vrijeme obavljanja postavljenih zadataka određivalo je plasman. Suci su bili stručnjaci za robotiku, virtualnu stvarnost, neuroznanost itd., ali nitko od njih nije imao prethodno iskustvo kao operater avatara.

Trenutno su robotski avatarski sustavi skupi i osjetljivi na poremećaje. Procjenjuje se da bi tek za desetak godina moglo doći do njihova korištenja, no veliki napredak autonomnih sustava mogao bi smanjiti potrebu za avatarima. Ali teško je zamisliti da će autonomni androidi ikada postići ljudsku razinu intuicije ili kreativnosti pa će uvijek postojati potreba za hibridnim povezivanjem čovjeka i stroja, tj. robotskim avatarima. Igor

Ratković