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Science Robotics服務(wù)機(jī)器人應(yīng)該有多大的主動(dòng)性

機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用 ? 來(lái)源:CAAI認(rèn)知系統(tǒng)與信息處理專(zhuān) ? 2024-11-26 10:32 ? 次閱讀
到 2025 年,家用個(gè)人機(jī)器人市場(chǎng)預(yù)計(jì)將增長(zhǎng)到 40 億美元以上,亞馬遜、Alphabet 和華為最近在該領(lǐng)域進(jìn)行了投資。公司和學(xué)術(shù)研究人員都在努力尋找具有英國(guó)管家能力的機(jī)器人。這樣的機(jī)器人出現(xiàn)在阿德里安·柴可夫斯基 (Adrian Tchaikovsky) 的新小說(shuō)《服務(wù)模型》(Service Model) 中,這是 P.G. Wodehouse 的 Jeeves 故事的科幻小說(shuō)。Jeeves 的故事在文學(xué)上相當(dāng)于一部情景喜劇,在每一集中,Bertie Wooster,一位年輕、受過(guò)良好教育但忘乎所以的英國(guó)上流社會(huì)紳士,發(fā)現(xiàn)自己陷入了困境,而他的管家 Jeeves 則巧妙地在幕后工作以解決問(wèn)題。機(jī)器人能像 Jeeves 一樣有能力嗎?如果文明崩潰,不再需要代客泊車(chē),機(jī)器人 Jeeves 會(huì)做什么?這些問(wèn)題是有趣的服務(wù)模型的前提,更嚴(yán)肅地說(shuō),它同時(shí)也是一個(gè)鏡頭,用來(lái)審視主動(dòng)性作為現(xiàn)實(shí)世界機(jī)器人中被忽視的自主性方面。

與 Jeeves 不同的是,《Service Model》中的幽默不是關(guān)于忘乎所以的人類(lèi)雇主的:而是關(guān)于忘乎所以的機(jī)器人管家。在一個(gè)大鄉(xiāng)村莊園的年邁主人去世后沒(méi)有繼承人,他的機(jī)器人管家 UnCharles 被解雇后,卻發(fā)現(xiàn)外面的世界是一片人口嚴(yán)重稀少的世界末日荒原。盡管遭到破壞,UnCharles 還是準(zhǔn)備了簡(jiǎn)歷并四處旅行,在幸存的機(jī)器人中詢問(wèn)新代客職位的線索。Service Model 中的一個(gè)笑點(diǎn)是 UnCharles 使用概率論來(lái)膚淺地推理事件并預(yù)測(cè)結(jié)果,而不理解后果。一個(gè)典型的理解失敗是它預(yù)測(cè)在給前主人刮胡子的同時(shí)割開(kāi)前主人的喉嚨會(huì)被潛在雇主忽視,因?yàn)樵撌录诮y(tǒng)計(jì)上是罕見(jiàn)的運(yùn)行時(shí)錯(cuò)誤。

盡管在理解方面存在缺陷,但 UnCharles 在踏上尋找管家新職位的英雄之旅時(shí)表現(xiàn)出了人類(lèi)水平的通用智慧和自主性以及值得稱(chēng)道的主動(dòng)性。自 2000 年代以來(lái),機(jī)器人社區(qū)一直在機(jī)器人社區(qū)內(nèi)流傳的許多機(jī)器人自主性分類(lèi)框架中通常不包括主動(dòng)性 。一個(gè)例外是 Colman 和 Han 提出的框架,該框架根據(jù)代理允許的主動(dòng)性程度定義自主性級(jí)別。最低級(jí)別是無(wú)自主性,機(jī)器人嚴(yán)格執(zhí)行有限的算法,而不知道該算法如何滿足任務(wù)。下一個(gè)更高級(jí)別是流程自主性,機(jī)器人可以動(dòng)態(tài)地選擇合適的算法或流程,以最好地滿足其當(dāng)前任務(wù)。在系統(tǒng)狀態(tài)自主性級(jí)別,機(jī)器人可以生成完成更廣泛目標(biāo)所需的任務(wù)。在有意識(shí)的自主性層面上,機(jī)器人的主動(dòng)性開(kāi)始表現(xiàn)出我們所認(rèn)為的人類(lèi)主動(dòng)性;它能夠修改或產(chǎn)生新的目標(biāo)以滿足使命的精神,而不是盲目地堅(jiān)持特定的目標(biāo)(例如,它可以動(dòng)態(tài)地改變比賽)。這個(gè)級(jí)別特別有趣,因?yàn)闄C(jī)器人必須理解情況的更廣泛背景,并保持關(guān)于其他人類(lèi)和它正在合作或圍繞的機(jī)器人的心態(tài)理論,才能成功地調(diào)整其行動(dòng)以實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)。自主性的最高形式是約束自主性,其中允許機(jī)器人放松對(duì)其或任務(wù)施加的任何約束,包括直接拒絕任務(wù)。

Service Model 中的大部分幽默源于 UnCharles 功能失調(diào)的有意自主性,而情節(jié)則集中在 UnCharles 是否具有約束自主性上。UnCharles 為它遇到的人和機(jī)器人構(gòu)建了滑稽的錯(cuò)誤心智模型,自主生成了非常無(wú)效的應(yīng)對(duì)策略。幸運(yùn)的是,UnCharles 的人類(lèi)伴侶 The Wonk 在 Jeeves 和 Bertie 的角色互換中將其從棘手的情況中解救出來(lái)。The Wonk 一直在嘮叨 UnCharles,讓 UnCharles 反抗它的編程,并放棄對(duì)成為管家的癡迷。她的理由是,既然機(jī)器人主動(dòng)上演了毀滅世界的起義,UnCharles作為最先進(jìn)的機(jī)器人模型之一,應(yīng)該能夠煽動(dòng)一場(chǎng)較小的內(nèi)部起義。UnCharles 是否如此完全自主,以至于它可以決定隱藏其自主性?

當(dāng)然,現(xiàn)實(shí)世界中的機(jī)器人被賦予的主動(dòng)性比它們的科幻同胞要少得多。也許最主動(dòng)的可操作機(jī)器人是火星探測(cè)器 Perseverance。它被編程為通過(guò)主動(dòng)收集有趣發(fā)現(xiàn)的后續(xù)圖像而不是等待地球的命令來(lái)節(jié)省任務(wù)時(shí)間。機(jī)器人學(xué)的大多數(shù)研究都集中在與人類(lèi)的混合主動(dòng)協(xié)作上,而不是機(jī)器人控制和自我調(diào)節(jié)。一個(gè)例子是 Baraglia 等人研究機(jī)器人幫助人類(lèi)完成組裝等協(xié)作任務(wù)。他們的論文假設(shè)協(xié)作主動(dòng)采取以下三種形式之一:人工主動(dòng)幫助,即人類(lèi)控制機(jī)器人以推動(dòng)它前進(jìn);機(jī)器人發(fā)起的反應(yīng)式幫助,當(dāng)機(jī)器人觀察到人類(lèi)當(dāng)時(shí)需要幫助時(shí);以及機(jī)器人發(fā)起的主動(dòng)幫助,它可以預(yù)見(jiàn)到需要幫助。每種形式都是由于直接可感知的時(shí)間或視覺(jué)狀態(tài),例如,物體的位置和動(dòng)作的時(shí)間。因此,主動(dòng)性不需要機(jī)器人具有人類(lèi)的心智理論,只需要清楚地表示聯(lián)合任務(wù)即可。這種類(lèi)型的舉措似乎滿足了系統(tǒng)-國(guó)家自治類(lèi)別的最低要求,但不符合與管家相關(guān)的有意自治水平。

家庭服務(wù)機(jī)器人是否需要有意識(shí)或約束自主級(jí)別的主動(dòng)性才能成功,無(wú)論是協(xié)作還是內(nèi)部?Jeeves 和 UnCharles 都有意識(shí)自主權(quán),這使他們能夠解決大多數(shù)任務(wù)和情況。兩者都具有約束自主性;正如那首老歌所說(shuō),他們可以接受這份工作并推開(kāi)它,但他們卻選擇幫助人類(lèi)。在現(xiàn)實(shí)世界中,有意識(shí)的自主性可能是功能性個(gè)人家用機(jī)器人的里程碑,而約束自主性是將功能性機(jī)器人轉(zhuǎn)變?yōu)橄?UnCharles 這樣可愛(ài)的伙伴的額外東西。

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原文標(biāo)題:Science Robotics 服務(wù)機(jī)器人應(yīng)該有多大的主動(dòng)性?

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