Aaron Saunders, Boston Dynamicsin tekniikan varatoimitusjohtaja, kertoo, mistä Atlas sai liikkeensä
Oliko joitain asioita erityisen vaikea siirtää ihmistanssijoista Atlasiin? Tai asioita, jotka Atlas pystyi tekemään paremmin kuin ihminen?
Joitakin baletin osien pyöriviä käännöksiä tarvittiin enemmän iteraatioita, jotta ne saatiin toimimaan, koska ne olivat kauimpana hyppäämisestä ja juoksemisesta ja joistakin muista asioista, joista meillä on enemmän kokemusta, joten ne haastoivat sekä koneen että ohjelmiston uusilla tavoilla. Opimme ehdottomasti, ettei pidä aliarvioida tanssijoiden joustavuutta ja voimaa – kun huippu-urheilijat yrittävät tehdä samaa kuin he, mutta robotilla, se on vaikea ongelma. Se on nöyryyttävää. Periaatteessa en usko, että Atlaksella on samanlainen liikelaajuus tai voima kuin näillä urheilijoilla, vaikka jatkammekin robottiemme kehittämistä siihen suuntaan, koska uskomme, että jotta tämäntyyppisiä robotteja voitaisiin ottaa laajasti käyttöön kaupallisesti ja lopulta kotitalouksissa, niiden on mielestämme saavutettava tämä suorituskyvyn taso.
Yksi asia, jossa robotit ovat todella hyviä, on se, että ne pystyvät tekemään jotakin toistuvasti ja täsmälleen samalla tavalla. Joten kun olimme päättäneet, mitä halusimme tehdä, robotit pystyivät tekemään sen yhä uudelleen ja uudelleen, kun leikimme eri kamerakulmilla.
Ymmärrän, miten voisitte käyttää ihmistanssijoita auttamaan teitä Atlaksen kanssa, mutta miten se toimi Spotin ja erityisesti Handlen kanssa?
Uskon, että ihmisillä, joiden kanssa teimme töitä, oli itse asiassa paljon lahjakkuutta liikkeen miettimiseen ja sen miettimiseen, miten he voisivat ilmaista itseään liikkeen kautta. Ja meidän robottimme liikkuvat todella hyvin – ne ovat dynaamisia, jännittäviä ja tasapainoisia. Luulen, että huomasimme, että tanssijat liittyivät siihen, miten robotit liikkuivat, ja muokkasivat sen sitten tarinaksi, eikä sillä ollut väliä, oliko robotilla kaksi vai neljä jalkaa. Kun ei välttämättä ole olemassa mallia eläinten liikkeistä tai ihmisen käyttäytymisestä, on vain mietittävä hieman tarkemmin, miten tehdä jotain, ja tämä pätee myös käytännöllisempään kaupalliseen käyttäytymiseen.
Miten kokemukset, joita saatte opettamalla robotteja tanssimaan, voimistelemaan tai harrastamaan parkouria, vaikuttavat lähestymistapaanne kaupallisiin sovelluksiin soveltuvaan robotiikkaan?
Luulemme, että tanssiin ja parkouriin liittyvät taidot, kuten ketteryys, tasapaino ja hahmottaminen, ovat perustavanlaatuisia monenlaisissa robottisovelluksissa. Ehkä vielä tärkeämpää on se, että uuden robottikyvyn rakentamisen ja hauskanpidon risteyskohdan löytäminen on ollut Boston Dynamicsin robotiikan resepti – se on loistava tapa edetä.
Yksi hyvä esimerkki on se, että kun koetellaan rajoja pyytämällä robotteja tekemään näitä dynaamisia liikkeitä useiden päivien ajan, opitaan paljon laitteiston kestävyydestä. Spotista on tullut tuotteistamisen myötä uskomattoman kestävä, eikä se vaatinut juuri mitään huoltoa – se saattoi vain tanssia koko päivän, kun sen kerran opetti siihen. Syy siihen, miksi se on nykyään niin vankka, on se, että olemme oppineet kaikista niistä aiemmista asioista, jotka ovat saattaneet vaikuttaa vain oudoilta ja hauskoilta. On mentävä tuntemattomalle alueelle, jotta voi edes tietää, mitä ei tiedä.”
Tällaisia videoita katsellessa on usein vaikea sanoa, kuinka paljon aikaa kului siihen, että asiat saatiin toimimaan halutulla tavalla, ja kuinka edustavia ne ovat robottien todellisista kyvyistä. Voitko puhua siitä?
Yritän vastata tämän videon yhteydessä, mutta mielestäni sama pätee kaikkiin julkaisemiimme videoihin. Teemme kovasti töitä tehdessämme jotain, ja kun se toimii, se toimii. Atlaksen kohdalla suurin osa robotin ohjauksesta oli peräisin aiemmasta työstämme, kuten parkourin parissa tekemästämme työstä, joka lähetti meidät tielle, jossa käytämme dynamiikan ja tasapainon huomioon ottavia malliennustavia ohjaimia. Niiden avulla ajoimme robotilla joukon tanssiaskeleita, jotka olimme suunnitelleet offline-tilassa tanssijoiden ja koreografin kanssa. Käytimme siis paljon aikaa, jopa kuukausia, tanssin miettimiseen, liikkeiden luomiseen ja iterointiin simulaatiossa.
Tanssi vaati paljon voimaa ja nopeutta, joten päivitimme jopa osan Atlaksen laitteistosta antaaksemme sille enemmän tehoa. Tanssi saattaa olla suuritehoisinta, mitä olemme tähän mennessä tehneet – vaikka parkour näyttääkin mielestäsi paljon räjähtävämmältä, liikkeen ja nopeuden määrä tanssissa on uskomaton. Se vei myös paljon aikaa kuukausien ajan; koneen kyvykkyyden luominen algoritmien kyvykkyyden rinnalle.
Kun meillä oli lopullinen sekvenssi, jonka näet videolla, kuvasimme vain kaksi päivää. Suuri osa tuosta ajasta kului siihen, että keksimme, miten kameraa liikutetaan kohtauksen läpi, jossa on joukko robotteja, jotta saisimme kuvattua yhden yhtäjaksoisen kaksiminuuttisen otoksen, ja vaikka ajoimme ja kuvasimme tanssirutiinin useita kertoja, pystyimme toistamaan sen melko luotettavasti. Tuossa kahden minuutin avauskuvassa ei leikattu tai yhdistelty mitään.
Laitteistossa oli varmasti joitakin vikoja, jotka vaativat huoltoa, ja robotit kompastuivat ja kaatuivat joskus. Näitä käyttäytymismalleja ei ole tarkoitus tuotteistaa ja olla sataprosenttisen luotettavia, mutta ne ovat ehdottomasti toistettavissa. Pyrimme rehellisesti näyttämään asioita, joita voimme tehdä, emmekä pätkiä jostain, jonka teimme kerran. Luulen, että rehellisyyttä vaaditaan sanoessasi, että olet saavuttanut jotain, ja se on ehdottomasti tärkeää meille.
Mainitsit, että Spot on nyt tarpeeksi vankka tanssimaan koko päivän. Miten on Atlaksen laita? Jos vaihtaisit jatkuvasti sen paristoja, voisiko sekin tanssia koko päivän?
Atlas on koneena vielä, tiedäthän… niitä on maailmassa vain kourallinen, ne ovat monimutkaisia, eikä luotettavuus ollut pääpaino. Rikoimme robotin varmasti aika ajoin. Laitteiston kestävyys oli kuitenkin todella hyvä, kun otetaan huomioon se, mitä yritimme tehdä. Ilman tätä kestävyyttä emme olisi pystyneet tekemään videota lainkaan. Luulen, että Atlas muistuttaa hieman enemmän helikopteria, jossa huoltoon ja käyttöön kuluvan ajan suhde on suurempi. Kun taas Spotin kohdalla odotetaan, että se on enemmän kuin auto, jota voi käyttää pitkään ennen kuin siihen tarvitsee koskea.
Käytetäänkö Atlaksessa jonkinlaista koneoppimista, kun opetatte Atlasta tekemään uusia asioita? Ja jos ei, niin miksi ei?
Yhtiönä olemme tutkineet monia asioita, mutta Atlas ei käytä tällä hetkellä oppivaa ohjainta. Odotan, että tulee päivä, jolloin käytämme. Atlaksen nykyinen tanssiesitys käyttää sekoitusta, jota kutsumme mielellämme refleksiiviseksi ohjaukseksi, joka on yhdistelmä voimiin reagoimista, online- ja offline-ratojen optimointia ja malliennustavaa ohjausta. Hyödynnämme näitä tekniikoita, koska ne ovat luotettava tapa avata todella suorituskykyisiä asioita, ja osaamme käyttää näitä työkaluja todella hyvin. Emme ole vielä löytäneet tien päätepistettä sen suhteen, mitä voimme tehdä niillä.
Aiomme käyttää oppimista laajentaaksemme ja rakentaaksemme kehittämiemme ohjelmistojen ja laitteistojen perustan päälle, mutta uskon, että me yhdessä yhteisön kanssa yritämme vielä selvittää, missä ovat oikeat paikat soveltaa näitä työkaluja. Uskon, että tulet näkemään sen osana luonnollista kehitystämme.
Suuri osa Atlaksen dynaamisesta liikkeestä tulee tällä hetkellä sen alavartalosta, mutta parkourissa hyödynnetään myös ylävartalon voimaa ja ketteryyttä, ja olemme nähneet viimeaikaisia konseptikuvia, joissa Atlas tekee hyppyjä ja vetoja. Voitko kertoa meille lisää?
Ihmiset ja eläimet tekevät hämmästyttäviä asioita käyttämällä jalkojaan, mutta vielä hämmästyttävämpiä asioita ne tekevät, kun ne käyttävät koko kehoaan. Mielestäni parkour tarjoaa loistavat puitteet, joiden avulla voimme edetä kohti koko kehon liikkuvuutta. Kävely ja juoksu oli vain alku tälle matkalle. Olemme edistyneet monimutkaisempien dynaamisten käyttäytymismuotojen, kuten hyppäämisen ja pyörimisen, parissa, jota olemme työstäneet parin viime vuoden ajan. Seuraava askel on tutkia, miten käsien käyttäminen maailman työntämiseen ja vetämiseen voisi laajentaa tätä ketteryyttä.
Yksi tehtävistä, jotka olen antanut Atlaksen tiimille, on ryhtyä työskentelemään käsien hyödyntämiseksi yhtä paljon kuin jalkojen hyödyntämiseksi liikkuvuutemme parantamiseksi ja laajentamiseksi, ja olen todella innoissani siitä, mitä tulemme työskentelemään seuraavien parin vuoden aikana, koska se avaa meille paljon enemmän mahdollisuuksia tehdä jännittäviä asioita Atlaksen kanssa.
Mitä mieltä olet hydraulisista ja sähköisistä toimilaitteista erittäin dynaamisissa roboteissa?
Olen koko urani ajan Boston Dynamicsissa tuntenut intohimoista yhteyttä moniin erityyppisiin teknologiatyyppeihin, mutta olen vakiintunut paikkaan, jossa en enää usko, että tämä on joko tai -keskustelu. Mielestäni toimilaiteteknologian valinta riippuu rakennettavan robotin koosta, siitä, mitä robotin halutaan tekevän, mihin sen halutaan menevän ja monista muista tekijöistä. Loppujen lopuksi on hyvä, että työkalupakissa on molempia toimilaitteita, ja pidän siitä, että minulla on mahdollisuus käyttää molempia, ja olemme käyttäneet molempia erittäin menestyksekkäästi tehdessämme todella vaikuttavia dynaamisia koneita.
Ainoa ero hydraulisten ja sähköisten toimilaitteiden välillä, joka minusta näyttää olevan selvä, on luultavasti mittakaavassa. On todella haastavaa tehdä pieniä hydraulisia asioita, koska teollisuus ei vain tee niitä paljon, ja vastavuoroisesti teollisuus ei myöskään yleensä tee massiivisia sähköisiä asioita. Tämä saattaa siis olla luonnollinen jako näiden kahden teknologian välillä.
Sen lisäksi, minkä parissa työskentelet Boston Dynamicsissa, mistä viimeaikaisesta robotiikan tutkimuksesta olet eniten innoissasi?
Meille yhtiössä on todella tärkeää seurata aistimisen, tietokonenäön ja maastohavainnon kehitystä, sillä mitä paremmaksi ne kehittyvät, sitä enemmän voimme tehdä. Henkilökohtaisesti seuraan mielelläni manipulaatiotutkimusta ja erityisesti manipulaatiotutkimusta, joka edistää ymmärrystämme monimutkaisista, kitkaan perustuvista vuorovaikutussuhteista, kuten liu’uttamisesta ja työntämisestä tai joustavien esineiden, kuten köysien, liikuttamisesta.
Näemme, että olemme siirtymässä siitä, että esineitä ei enää vain nipistetä, nosteta, siirretä ja pudoteta, vaan että ne ovat paljon mielekkäämpiä vuorovaikutussuhteita ympäristön kanssa. Tämäntyyppisen manipulaation tutkimus avaa mielestäni mobiilimanipulaattoreiden potentiaalin, ja uskon, että se todella avaa roboteille mahdollisuuden olla vuorovaikutuksessa maailman kanssa monipuolisella tavalla.
Onko jotain muuta, mitä haluaisit ihmisten ottavan tästä videosta mukaan?
Minulle henkilökohtaisesti, ja luulen, että se johtuu siitä, että vietän niin paljon aikaa robotiikan parissa ja arvostan syvästi sitä, mitä robotti on ja mitkä ovat sen kyvyt ja rajoitteet, yksi voimakkaista toiveistani on, että useammat ihmiset viettäisivät enemmän aikaa robottien kanssa. Näemme paljon mielipiteitä ja ideoita ihmisiltä, jotka katsovat videoitamme YouTubessa, ja minusta tuntuu, että jos useammilla ihmisillä olisi mahdollisuus pohtia ja oppia roboteista ja viettää aikaa robottien kanssa, tämä uusi ymmärryksen taso voisi auttaa heitä kuvittelemaan uusia tapoja, joilla robotit voisivat olla hyödyllisiä jokapäiväisessä elämässämme. Mielestäni mahdollisuudet ovat todella jännittäviä, ja haluan vain, että yhä useammat ihmiset pääsevät tälle matkalle.”
Tämä artikkeli on julkaistu maaliskuun 2021 painetussa numerossa nimellä ”Boston Dynamics & Hyundai”: Tanssitaan.”