Un team di ricercatori dell'Università della California Los Angeles (UCLA), sotto la supervisione del Prof. Song-Chun Zhu, ha sviluppato un ambiente virtuale 3D interattivo per la formazione e la valutazione dei sistemi di intelligenza artificiale. La loro piattaforma, chiamato VRKitchen, è stato recentemente presentato in un documento pre-pubblicato su arXiv.

"Addestrare i robot nel mondo reale è costoso, lento e difficilmente riproducibile, "Tianmin Shu, un dottorato di ricerca studente dell'UCLA che ha svolto lo studio, ha detto a TechXplore. "A causa di ciò, negli ultimi anni, abbiamo assistito a grandi progressi nella costruzione di piattaforme virtuali 3D abilitate alla fisica (ad esempio AI2-THOR, House3D) dove gli agenti di intelligenza artificiale possono andare in giro e trovare un oggetto bersaglio".

Nonostante i loro numerosi vantaggi, la maggior parte delle piattaforme virtuali esistenti per l'addestramento dei sistemi di intelligenza artificiale non consente interazioni complesse con oggetti fisici, che sono molto comuni nelle situazioni del mondo reale. Inoltre, molte di queste piattaforme non consentono agli esseri umani di prendere parte alla formazione degli agenti all'interno dell'ambiente virtuale.

"In questo lavoro, miriamo a costruire una piattaforma virtuale altamente interattiva e realistica, consentendo ai ricercatori di addestrare e valutare i loro agenti di intelligenza artificiale in una vasta gamma di attività del mondo reale che comportano complesse manipolazioni di oggetti (ad esempio cucinare un pasto), " Shu ha detto. "Un ulteriore obiettivo della nostra ricerca è costruire interfacce VR che consentano agli esseri umani di insegnare agli agenti di intelligenza artificiale dando dimostrazioni nello stesso ambiente".

VRK cucina, l'ambiente virtuale creato da Shu e dai suoi colleghi, è basato su Unreal Engine 4, una suite di strumenti generalmente utilizzati dagli sviluppatori di giochi per progettare giochi o simulazioni. Rispetto agli ambienti virtuali esistenti, VRKitchen ha due vantaggi chiave.

Primo, in VRKitchen, un agente di intelligenza artificiale può eseguire una vasta gamma di attività di cucina con ricchi cambiamenti di stato degli oggetti e obiettivi compositivi. Ad esempio, se un agente sta imparando a fare la pizza, l'ambiente virtuale simula gli effetti visivi del formaggio grattugiato, i pomodori tagliati e gli ingredienti messi sull'impasto.

"Speravamo davvero che la capacità di simulare queste complesse attività di cottura avrebbe fatto risaltare VRKitchen dalle altre piattaforme, " Xiaofeng Gao, dottorato di ricerca studente dell'UCLA che ha svolto lo studio, ha detto a TechXplore.

Un secondo vantaggio di VRKitchen è che l'agente incarnato che naviga nell'ambiente virtuale può essere controllato sia da algoritmi di intelligenza artificiale che da utenti umani. Ciò consente agli umani di dare dimostrazioni agli agenti di intelligenza artificiale, in modo che quest'ultimo possa acquisire conoscenze su come completare un compito attraverso l'osservazione, piuttosto che dover imparare il compito in modo indipendente.

"Abbiamo costruito tre moduli principali in VRKitchen, " Ha spiegato Gao. "(1) il motore fisico basato su UE4 (Unreal Engine 4) e il modulo di rendering fotorealistico con diversi agenti umanoidi, e una serie di scene di cucina personalizzabili composte da vari mobili, elettrodomestici da cucina, ingredienti, contenitori, e strumenti per attività di cucina; (2) un modulo di interfaccia utente che consente agli utenti o agli algoritmi di eseguire attività tramite dispositivo di realtà virtuale o API Python; (3) un bridge Python-UE4, che trasferisce i comandi di alto livello ai segnali di controllo del motore e li invia all'agente."

L'ambiente virtuale sviluppato da Shu, Gao e i loro colleghi potrebbero presto essere utilizzati per addestrare agenti alimentati da un'ampia gamma di tecniche di apprendimento automatico su attività complesse che comportano la manipolazione di oggetti a grana fine. Insieme a VRKitchen, i ricercatori hanno presentato nuovi parametri di valutazione standardizzati e strumenti di raccolta dati, che sono progettati per facilitare l'uso della loro piattaforma in contesti di ricerca.

"Gli approcci popolari nella letteratura recente che funzionano bene in ambienti virtuali più semplici non riescono a ottenere prestazioni decenti nelle attività di cottura implementate nella nostra piattaforma, imponendo una nuova sfida alla ricerca sull'IA e sottolineando l'importanza di costruire ambienti virtuali più realistici e complessi, " "Shu ha detto. "Ora abbiamo in programma di rendere open source la nostra piattaforma e ospitare sfide standardizzate (VR Chef Challenge) per la comunità di intelligenza artificiale. Stiamo anche lavorando alla creazione di agenti di intelligenza artificiale in grado di acquisire in modo efficiente competenze complesse esplorando il mondo virtuale da soli e imparando dall'essere umano manifestazioni».

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