自動化から自律化へ、本物のロボットは立ち上がってくれるでしょうか？

SF では、警戒心が強く、野心的なロボットが描かれていますが、必ずしも実用的であるとは限りません。現実世界のロボットは、C-3PO やミスター・データのような象徴的な人物とどう違うのでしょうか?結局のところ、私たちは彼らに囲まれていることがわかりました。

今日ロボットを見たと言うと何が思い浮かびますか? ロボットとは何ですか?

これはひっかけ質問ではありません。

SF の中のロボット

私たちはたくさんのロボットを見てきたからです。私たちは、1956 年の映画『禁断の惑星』のロボットのロビー、『ジェットソンズ』の家政婦ロージー、アニメのギガンター、1970 年代後半のスター・ウォーズの C-3PO と R2-D2、オプティマス・プライム、スタートレックのデータ、アーノルド・シュワルツェネッガーの T- 800 ターミネーター、またはウエストワールドのウォーリー、ドロレス (およびすべてのシンセサイザー) などのその後のロボット、およびさまざまなスターウォーズのスピンオフに登場する残りのすべてのロボット。

これらすべてが一緒になって、少なくとも映画やテレビにおいて、長年にわたってロボットに対する私たちの見方を構築してきました。

私たちはこれらのロボットが語る物語にも精通しています。スタートレックのデータは、より人間らしくなりたいだけです。『The Orville』のアイザックは、有機生物を破壊するロボットの種族であるケイロンです。（それでも、アイザックの道は救いの一つだった。彼は思いやりのあるケイロンであり、オーガニックの流れを変えるのに貢献しているからである。）スター・ウォーズのロボット、特に商品化のために設計されたロボットは、オーガニックの仲間たちの友人や仲間となった。

そして、ウルトロンのような破壊に熱中する邪悪なロボットも数多くいます。ハル9000; 『ドクター・フー』のダーレクとサイバーマン。ターミネーターロボットのさまざまな化身。スタートレックのノマド、ロア、ピーナッツハンパー、コントロール。スター・ウォーズのドロイドのコレクションも。

これらのロボットはすべて、人間の特性や問題を機械的存在に反映させ、ほとんどの人間を支配する道徳的制約の有無にかかわらず、人工生命を創造したときに何が起こるかを遊ぶ機会を作家に提供してきました。

現実世界のロボット

しかし、ロボットは現実世界にも存在します。そして彼らはC-3POやミスター・データのように振る舞いません。その代わりに、巨大な自動化工場から自動車溶接ロボット、3D プリンターから子供向けのおもちゃに至るまで、その範囲は多岐にわたります。これらのロボットは何で...ロボットなのでしょうか?そして、それらはSFのロボットと何が違うのでしょうか？

まず、SF のロボットは完全に自律していることがよくあります。『スタートレック: ザ・ネクスト・ジェネレーション』のミスター・データと『スタートレックボイジャー』のドクター (ホログラフィック AI) は、架空の連邦の目には合法的な人物であるとさえ宣言されました。私の友人のテスラが法的には個人であるとは誰も主張しません。

実際、自動車業界はロボット車両の「自律性」を定義する一連の意欲的な基準を開発しており、その基準を他のロボットにも適用できます。 SAE J3016 基準には 6 つのレベルがあります。レベル 0、1、および 2 は自動化の制限を記述し、レベル 3、4、および 5 はより完全な自律機能を記述します。

ご覧のとおり、青色の基準では、たとえ車の補助があったとしても人間のドライバーが制御する必要があることが指定されているのに対し、緑色の基準では、車が（ほとんどの場合）必要な決定をすべて行うことができることが指定されています。

現在私たちが使用している現実世界のロボットのほとんどは、スペクトルの青い側に分類されます。そのため、私はロボットの機能を区別するために自動化と自律化という用語を使用します。言葉は似ていますが、次のような違いがあります。

自動システムは、事前定義されたルールに従って特定のタスクを実行します。
自律型システムは、独立して動作し、意思決定を行い、新しい状況に適応できます。

今日、ほとんどのロボットは、現実世界である程度の動きをする自動化された装置にすぎないと私は主張します。これらは、場合によっては特定の基準に基づいて変更された一連のステップを実行します。 (たとえば、3D プリンタはフィラメントがなくなると印刷を停止しますが、材料がさらに読み込まれると印刷が再開されます。) 自律型デバイスには、C-3PO、ミスターデータ、T-800、またはアマゾンの夢の無人ロボットなどが含まれます。配達ロボット。

現在、私たちは自動化を非常にうまく行っています。自律的ですが、それほどではありません。しかし、私たちはそこに到達しています。

広大なダイナミックレンジ

今日のロボットは、ミスター・データほど多用途ではないものの、一般に非常に便利で機能的です。

これらには、産業用ロボット、医療用ロボット、軍事用および防衛用ロボット、家庭用ロボット、エンターテイメント用ロボット、宇宙探査およびメンテナンス用ロボット、農業用ロボット、小売用ロボット、水中用ロボット、遠隔地からの活動への参加を支援するテレプレゼンスロボットなどが含まれます。

私の個人的な関心は、メーカーや愛好家が入手可能でアクセスしやすいロボット、つまり、以前は製造機械を完備した工場を持っている人だけが実行できたプロジェクトの構築、設計、プロトタイプを個人が行えるようにするロボットに焦点を当ててきました。

私が話しているのは、溶融プラスチックの層からオブジェクトを構築する 3D プリンターのことです。 CNC デバイス。多くの場合、木や金属を切断、彫刻、除去してオブジェクトを作成します。レーザーカッターは、標識の切断、彫刻、非常に詳細な部品や回路基板の製造に最適です。さらには、軽くて柔軟な素材を複雑なパターンで慎重に切断するためのビニールカッターも使用できます。

これらのマシンは、構築されるオブジェクトを定義、つまり設計するために CAD ソフトウェアを使用してプログラムされています。これらの設計は、機械が反復的で複雑な動作を行うようにガイドする一連の動作命令に変換されます。

たとえば、私は CNC を使用して、部品保管用に一連の同一のカスタムオーガナイザーラックを作成しました。

私がオーガナイザーを設計して組み立てている間、ロボットは力を倍増する装置となり、ラックを保持する機能を正確に彫り込みました。このプロセスは、釘を打ったりネジを締めたりすることしかできない私の木工スキルセットをはるかに超えていました。

今日のロボットは、子供向けの学習玩具から、Amazon のスマート倉庫のような驚くほど複雑で巨大なものに至るまで、非常に幅広いダイナミックレンジを持っています。これらの倉庫にはそれぞれ数千台のロボットが含まれていますが、それらはすべて相互に連携して動作するため、倉庫全体がそれ自体で巨大なロボットであると考えることができます。

自律性の範囲

自動ロボットと自律ロボットの議論に戻りましょう。自動ロボットは、通常は人間のオペレーターによって監視される (または少なくとも定期的にチェックされる) 一連のタスクを実行できます。

私の 3D プリンターが良い例です。 CAD ソフトウェアで設計を作成し、その設計を Gcode に変換する場合、作成しているのは一連の動作命令です。指示には、プリントヘッドの X および Y 位置と、絶えず追加される層を考慮して押出機の高さがどれくらい必要かが指定されています。説明書には押出機の温度も指定されており、プラスチックが前の層にどれだけ速くスムーズに溶けるかが決まります。

通常、プリントを開始してからカメラで監視します。それほど珍しいことではありませんが、印刷が失敗したり、プリンターが溶けたプラスチックを空中に吐き出したりした場合は、通常、私はそれを素早くキャッチし、ファブラボに駆け込み、印刷をキャンセルします。プリンターは自動化されており、指示に従っていますが、このプロセスには自律的なものは何もありません。

新しいプリンタには AI が組み込まれています。カメラは画像をプロセッサに送り、機械学習を使用して各画像を検査し、障害状況があるかどうかを判断します。機械がこれらの故障を修正することはできませんが、機械学習によってプロセスを停止し、材料の損失や安全上の問題の可能性を防ぐことができます。

アマゾンの工場を訪れると、さらに多くのロボットを見ることができます。フロア内を移動するカートロボットが商品を配送します。これらのほとんどは自律型ではなく自動化されています。しかし、Amazon の非常に複雑なコンベヤシステムには、通過する製品を観察し、通過する対象物について何らかの判断を下すインテリジェントな画像システムが搭載されています。ここで、人間の監督なしで管理がさらに行われる兆候が見え始めています。

私が所有しているドローンもいくつかの自律的な動作を示します。手持ちのコントローラーでドローンを操作中に無線範囲外に送信すると、ドローン自体が引き継ぎます。原点に戻るコースを設定し、コースを逆転し、木や電線などの障害物を避け、何の干渉も受けずに自分自身を家に持ち帰ります。バッテリーが低下して飛行を続けることができないと感知した場合も、同じ動作を実行します。

これら 3 つの例 (AI 支援 3D プリンターの監視、倉庫のコンベヤーの監視、および帰還飛行) のそれぞれで、ほぼ自動化されたシステムの拡張として自律的な動作が構築されていることがわかります。そうやって自律機能が展開されていくのだと思います。より多くの状況が考慮されるまで、状況に応じて利用できるようになります。

最終的には、車に潜り込んで、オフィス近くのスターバックスまで車で送ってもらうまでの 45 分間、さらに 45 分間眠ることができるようになります。しかし、先ほど説明した運転自動化の SAE レベルの表が示すように、レベル 5 は大きな一歩です。その時点で、私たちは車両があらゆる道路状況に対応し、インテリジェントに、慎重に、迅速に、安全に対応してくれると信頼しています。ほとんどの専門家は、この機能を搭載した自動車が 2030 年以降に登場し始めると考えています。

ChatGPT がその有名な幻覚の 1 つで失敗しても、それは単に迷惑なだけであり、誰かがその内容を文章で使用した場合は恥ずかしいことになる可能性があります。しかし、ロボットが現実世界で動作中に失敗すると、物理的に何か問題が発生し、致命的な問題が発生する可能性があります。リスクが高いため、完全自律型システムの開発だけでなく、それらのシステムを共有環境で安全に実行できることを確認するために、そのシステムのステージングとリリースにもさらに細心の注意を払う必要があります。

楽しみ: 明日のロボット

3 つの主要なポイントを確認してみましょう。まず、SF は、警戒心と願望を兼ね備えたロボットのイメージを私たちに与えてくれましたが、必ずしも実用的ではありませんでした。第二に、現実世界では非常に多くのものがロボットとみなされる可能性があります。そして第三に、自律性の範囲は現実世界のロボットによって異なる可能性があります。

一見すると、AIとロボット工学は密接に関係しているように見えます。しかし、これまで見てきたように、AI は、関与するテクノロジーのレベルやロボットの目的に応じて、ロボットの機能のすべて、一部、またはまったく情報を提供することができません。製造ロボットが故障や停止の時期を知ることができればよいのですが、私たちは G コードの指示に従うだけの自動 CNC デバイスや 3D プリンターから多大な価値を引き出します。

将来に目を向けると、さらに多くの自律システムが登場するでしょう。シーメンスは、今後数十年で工場がどのようになるかについての興味深いビジョンを持っており、生産プロセス全体と相互作用する多くの自律システムを紹介しています。

エンターテイメントキャラクターの世界の外では、ロボットは複雑なメカニズムであり、コストの節約、時間の節約、困難なプロセスを引き受ける能力、環境で動作する能力など、ロボットが生み出す価値によって、ロボットを作成するためのコストと労力を正当化します。人間にとって危険な環境、または人間のオペレーターの努力を強制的に倍増させる能力。

ロボット革命に参加するには、現実世界と対話し、自動化されたステップを実行する能力が不可欠です。私たちが前進するにつれて、機械学習、インテリジェントビジョン、生成 AI、従来のプログラミングスキル、機械設計の能力が融合して、新たな扉が開かれ、新たな機会が提供され、あらゆるサイズや機能のロボットが私たちをさらに支援できるようになることが期待されます。

その一方で、もし将来、ロボットが「絶滅せよ、絶滅せよ！」と叫び始めたら。 ...それでは... 危険、ウィル・ロビンソン、ビディ・ビディ・ビディ、これらはあなたが探しているドロイドではありません。

ハスタラビスタ、ベイビー！