I robot autocoscienti sono stati foraggio per la fantascienza per decenni, e ora potremmo finalmente avvicinarci. Gli esseri umani sono unici nell'essere in grado di immaginare se stessi, di immaginarsi in scenari futuri, come camminare lungo la spiaggia in una calda giornata di sole. Gli esseri umani possono anche imparare rivisitando le esperienze passate e riflettendo su cosa è andato bene o male. Mentre gli esseri umani e gli animali acquisiscono e adattano la loro immagine di sé nel corso della loro vita, la maggior parte dei robot impara ancora utilizzando simulatori e modelli forniti dall'uomo, o da laborioso, tentativi ed errori che richiedono tempo. I robot non hanno imparato a simulare se stessi come fanno gli umani.

I ricercatori della Columbia Engineering hanno fatto un grande passo avanti nella robotica creando un robot che impara di cosa si tratta, da zero, con zero conoscenze pregresse di fisica, geometria, o dinamica motoria. Inizialmente il robot non sa se è un ragno, un serpente, un braccio:non ha idea di quale sia la sua forma. Dopo un breve periodo di "balbettio, " e in circa un giorno di elaborazione intensiva, il loro robot crea un'auto-simulazione. Il robot può quindi utilizzare quell'autosimulatore internamente per contemplare e adattarsi a diverse situazioni, gestire nuovi compiti, nonché rilevare e riparare i danni nel proprio corpo. L'opera è pubblicata oggi su Robotica scientifica .

Ad oggi, i robot hanno operato facendo in modo che un umano modellasse esplicitamente il robot. "Ma se vogliamo che i robot diventino indipendenti, adattarsi rapidamente a scenari imprevisti dai loro creatori, allora è fondamentale che imparino a simulare se stessi, "dice Hod Lipson, professore di ingegneria meccanica, e direttore del laboratorio Creative Machines, dove è stata fatta la ricerca.

Per lo studio, Lipson e il suo dottorato di ricerca. lo studente Robert Kwiatkowski ha utilizzato un braccio robotico articolato a quattro gradi di libertà. Inizialmente, il robot si è mosso in modo casuale e ha raccolto circa mille traiettorie, ciascuno composto da cento punti. Il robot ha quindi utilizzato il deep learning, una moderna tecnica di apprendimento automatico, per creare un modello di sé. I primi modelli di sé erano piuttosto imprecisi, e il robot non sapeva cosa fosse, o come le sue articolazioni erano collegate. Ma dopo meno di 35 ore di formazione, il modello di sé è diventato coerente con il robot fisico entro circa quattro centimetri. Il modello di sé ha eseguito un'attività di prelievo e posizionamento in un sistema a circuito chiuso che ha consentito al robot di ricalibrare la sua posizione originale tra ogni passaggio lungo la traiettoria basandosi interamente sul modello di sé interno. Con il controllo ad anello chiuso, il robot è stato in grado di afferrare oggetti in punti specifici sul terreno e depositarli in un ricettacolo con un successo del 100%.

Anche in un sistema ad anello aperto, che comporta l'esecuzione di un compito basato interamente sul modello di sé interno, senza alcun feedback esterno, il robot è stato in grado di completare l'attività di pick-and-place con una percentuale di successo del 44%. "È come cercare di prendere un bicchiere d'acqua con gli occhi chiusi, un processo difficile anche per l'uomo, " ha osservato l'autore principale dello studio Kwiatkowski, un dottorato di ricerca studente del dipartimento di informatica che lavora nel laboratorio di Lipson.

Il robot automodellante è stato utilizzato anche per altri compiti, come scrivere del testo usando un pennarello. Per verificare se l'auto-modello potrebbe rilevare danni a se stesso, i ricercatori hanno stampato in 3-D una parte deformata per simulare il danno e il robot è stato in grado di rilevare il cambiamento e riqualificare il proprio modello. Il nuovo modello autonomo ha consentito al robot di riprendere le sue attività di pick and place con una piccola perdita di prestazioni.

Lipson, che è anche membro del Data Science Institute, osserva che l'autoimmagine è la chiave per consentire ai robot di allontanarsi dai confini della cosiddetta "IA stretta" verso abilità più generali. "Questo è forse quello che fa un neonato nella sua culla, mentre impara di cosa si tratta, "dice. "Noi supponiamo che questo vantaggio possa essere stato anche l'origine evolutiva dell'autocoscienza negli esseri umani. Mentre la capacità del nostro robot di immaginare se stesso è ancora rozza rispetto agli umani, crediamo che questa capacità sia sulla strada per l'autoconsapevolezza della macchina."

Lipson crede che la robotica e l'intelligenza artificiale possano offrire una nuova finestra sul secolare puzzle della coscienza. "Filosofi, psicologi, e gli scienziati cognitivi hanno riflettuto sull'autocoscienza della natura per millenni, ma hanno fatto relativamente pochi progressi, " osserva. "Noi ancora ammantiamo la nostra mancanza di comprensione con termini soggettivi come 'tela della realtà, ' ma i robot ora ci costringono a tradurre queste vaghe nozioni in algoritmi e meccanismi concreti".

Lipson e Kwiatkowski sono consapevoli delle implicazioni etiche. "L'autoconsapevolezza porterà a sistemi più resilienti e adattivi, ma implica anche una certa perdita di controllo, " avvertono. "È una tecnologia potente, ma va maneggiato con cura».

The researchers are now exploring whether robots can model not just their own bodies, but also their own minds, whether robots can think about thinking.