Kép: Depositphotos/xolo-dan

Miért érdekesek a robotok az etológusoknak?

– A robotok egy speciális típusa, az úgynevezett szociális robotok jelentenek igazi kihívást az etológusok számára. Ezekről a robotokról azt gondoljuk mi, mérnökök és talán a közvélemény is, hogy számos helyzetben az ember segítségére lehetnek. Nagy előnyük, hogy az emberrel közösen, vele együttműködve, az ő közelében képesek különféle feladato­kat végrehajtani. Amikor pedig a robot és az ember kooperál, rendkívül sokféle viselkedést lehet meg­figyelni, és itt már egyértelművé válik az etológia szerepe. Minket egyrészt az érdekel, hogy az ember hogyan viselkedik ezekben a helyzetekben, és hogyan hajtja végre a robottal együtt az esetenként kifejezetten összetett interakciókat. A kutatásaink másik aspektusa az, hogy hogyan kell olyan robotot tervezni, hogy az ilyen kooperatív helyzetekben hatékonyan tudjon az emberrel együttműködni.

Az ELTE Etológia Tanszék az utóbbi évtizedekben részben a kutyaviselkedés-kutatásokról vált ismertté. Miként kapcsolódik a robotok kutatása a kutyák viselkedésvizsgálatához?

– Az embernek nagyon régóta van tapasztalata arról, hogy hogyan lehet egy teljesen másik típusú lénnyel hatékonyan együttműködni. Ez a lény pedig a kutya. A szociális robotika, vagy pontosabb kifejezéssel az általunk megalkotott etorobotika azért függ össze a kutyák kutatásával, mert mi már évtizedek óta az ember-kutya kapcsolatot használjuk a fajok közötti kooperáció modelljeként. Innen már csak egy kis lépés, hogy ugyanezt az együttműködést az ember-robot kooperáció modelljeként alkalmaz­zuk. Ezt megfogalmazhatjuk úgy is, hogy „kutyát igyekszünk építeni”, de én inkább azt mondanám, hogy a ku­tyát használjuk föl inspiráció­kép­pen a kooperatív robotok építé­sé­hez és fejlesztéséhez.

A szociális robotika, az etorobotika összefügg a kutyák kutatásával, mert az etológusok már évtizedek óta az ember-kutya kapcsolatot használják a fajok közötti kooperáció modelljeként. Innen már csak egy kis lépés, hogy ugyanezt az együttműködést az ember-robot kooperáció modelljeként lehessen alkalmazni. (Kép: Depositphotos/Madrabothair)

Mi teszi a kutyát különösen alkalmassá erre a célra?

– A kutya nagyon különleges a háziasított állatok között. Valójában nem tudjuk pontosan, hogy miképpen kezdődött a kutya domesztikációja mintegy ötvenezer évvel ezelőtt, de az egyértelmű, hogy később a háziasításuk legfőbb szempontja a velük való hatékony együttműködés lett. A kutyák ráadásul számos olyan testi képességekkel rendelkeznek, amelyekben mi nem vagyunk kifejezet­ten jók. Gondoljunk például a mentőkutyákra, amelyek különösen jó szaglásuk és hallásuk révén megtalálják az embert, és mozgásképességük se­gítségével olyan helyeken – például összedőlt épületekben vagy a lavina alatt – is meg tudják közelíteni a bajba jutott személyt, ahol erre az ember nem lenne képes.

Öndomesztikáció

Tehát nem ismerjük egyértelműen a kutyák háziasításának okát?

– Erről több elmélet is született, de nehéz őket alátámasztani vagy megcáfolni. Talán a folyamat azzal kezdődött, hogy a kutyák ősei, az akkor élt farkasok közeledni kezdtek az emberhez, mert alternatív táplálékforrást láttak az ember által hátrahagyott maradékokban. Ez lehetett a háziasítás nulladik fázisa. Ahogy a farkasok megtelepültek az ember környezetében, nyilván megsokasodott közöttük az interakció, és az ember közelsége lett e farkasok „természetes környezete”. Ilyen értelemben beszélhetünk „öndomesztikációról” is. Tehát az első lépést talán a farkasok tették meg, de egy ponton biztosan belépett az ember a folyamatba, és onnantól kezdve már maga határozta meg a domesztikáció irányát, a saját céljainak megfelelően.

A munkakutyák hasznosságát fő­ként a testi képességeik adják, vagy a kognitív, azaz gondolkodás­beli képességeik is alkalmassá teszik őket ezekre a feladatokra?

– Elsődlegesen a fizikai adottságok, tehát az érzékszervi képességek – a hallás, látás, szaglás, illetve a mozgásképesség, az ügyesség, az erő és a gyorsaság – fontosak, de ahhoz, hogy ezek a képességek jól hasznosuljanak, és belőlük egy fajokon át­ívelő együttműködő kapcsolat jöjjön létre, ahhoz jelentősen meg kellett változtatni a kutya szociális képességeit. A domesztikáció egyik legfőbb célja tehát az volt, hogy a kutya egyre inkább érdeklődjön az ember iránt. A kutyák sokkal nyitottabban figyelnek arra, hogy az ember mit csinál, hova néz, mit mond, mint a farkas őseik. Ennek a viselkedésváltozásnak nyilvánvalóan vannak genetikai komponensei is.

Ugyanezt a kérdést a robotok kapcsán talán úgy fogalmazhatjuk meg, hogy a kutya inspirálta robo­tok va­jon csak ügyesen mozgó távirányí­tású szerkezetek lesznek, vagy ké­pessé válnak arra, hogy autonóm döntéseket is hozzanak?

– A szociális – és általában mindenféle – robotok akkor lehetnek igazán hatékonyak, ha képesek önálló cselekvésre. Tehát a robotika arra törekszik, hogy az általa létrehozott eszközök autonómok legyenek. Ezek a robotok képesek kiszűrni a fontos információkat a környezetből, és ennek alapján optimális döntést igyekeznek hozni. Ez elmondva nagyon egyszerűnek hangzik, a valóságban azonban rendkívül bonyolult, hiszen a környezet is meglehetősen összetett, amiben ezek a szociális robotok működnek, és a rendelkezésre álló rövid idő miatt a döntéshozatal is könnyen problémássá válhat. Mindenképp érdemes arra gondolni, hogy még a legjobb és leghatékonyabb mérnöki munka sem képes tíz-húsz év alatt megalkotni azt, amihez a biológiai evolúció során akár 10-100 millió év kellett.

A szociális – és általában mindenféle – robotok akkor lehetnek igazán hatékonyak, ha képesek önálló cselekvésre.

Az autonóm döntéshozatali képes­séghez nagy lökést adott a mesterséges intelligencia (MI) utóbbi években tapasztalható fejlődése?

– A mesterséges intelligencia valóban sok tekintetben a segítségünkre lehet. A környezeti információ, például a robot kamerája által látott kép értelmezése meghatározó szerepet játszik a robot hatékonyságában, és az MI e téren jelentős fejlődést hozott. De ugyanígy hasznosak a különböző tanulási modellek, amelyek szintén az MI-hez kapcsolódnak.

A négylábú robotok legszembetűnőbb tulajdonsága, hogy négy lábon járnak, ettől olyan állatszerűek. Minden esetben ez a meghajtási mód a legcélravezetőbb?

– Az etorobotika megközelítése szerint először nem a robotot kell ki­ta­lálni, hanem az előttünk álló problémát kell jól leírni, majd ahhoz kell megfelelő robotot tervezni. Az utóbbi években verseny bontakozott ki a robotfej­lesztésben a leghatékonyabb meghajtási mód terén. Vannak például négy vagy több lábon járó robotok és kerekes szerkezetek is, illetve az utóbbi időben megjelentek azok a típusok, amelyek lábaira szerelnek kerekeket. Minden esetben meg kell nézni, hogy milyen terepen akarjuk alkalmazni a robotot, illetve melyik meghajtás a költséghatékonyabb. Egy épületben, ahol a belső terek padlója sík, ott a kerekes robotok jobban tudnak működni. A te­repen azonban sok esetben már szóba sem jöhet a gurulás, vagy pedig nagyon speciális kerekes megoldá­sokra van szükség. Itt a lábak lehetnek cél­ra­vezetők. Ugyanakkor a lábakon köz­lekedő robotok rendszerint sokkal drágábbak. A négylábú robotok fő­ként a sokféle, de viszonylag alacsony akadályokat: küszöböket, dombocskákat, gödröket tartalmazó terepeken működnek igazán jól.

Vannak négy vagy több lábon járó robotok és kerekes szerkezetek, illetve azok a típusok, amelyek lábaira szerelnek kerekeket. Minden esetben meg kell vizsgálni, hogy milyen terepen akarják alkalmazni a robotot, illetve melyik meghajtás a költséghatékonyabb. (Kép: Depositphotos/beer5020.gmail.com)

A robotfejlesztésben a mechanikai kihívások vagy a szoftveres megoldások problémái a nagyobbak? Tehát azt nehezebb elérni, hogy egy négylábú robot ne dőljön fel akkor se, ha egyenetlen a terep, vagy azt, hogy gondolkodni tudjon?

– Egészen a legutóbbi időkig a robotok szoftveres megoldásai sokkal fejlettebbek voltak a hardvernél. Gyakran előfordult, hogy hiába talált ki valaki egy nagyon trükkös szoftveres megoldást, a gyakorlatban nem tudott megvalósulni, hiszen nem létezett olyan szerkezet, amely a valóságban is végre tudta volna hajtani a program utasításait.

Az etorobotika megközelítése szerint először nem a robotot kell kitalálni, hanem az előttünk álló problémát kell jól leírni, majd ahhoz kell megfelelő robotot tervezni.

Az utóbbi évek legnagyobb előre­lépése az volt, hogy a kerekes és a négylábú robotok is rendkívül robusztussá váltak. A stabilitás azonban nemcsak a hardveren, hanem a szoftveren is múlik. Ez teszi lehetővé, hogy továbblépjünk a következő szintre: így válhatott a valós autonó­mia a fejlesztések következő céljává. Ezzel újra a szoftverek kerülnek a reflektorfénybe. Itt még számos meg­oldandó technikai feladat van. Míg a mai távirányítású négylábú robotok egészen ügyesen közlekednek, és automatikusan korrigálják a mozgásukat, amikor érzékelik, hogy kibillennek az egyen­súlyukból, az autonóm robotok mozgása még sokkal nehézkesebb.

Robolity

Azt, hogy a jövőben mennyire terjedhetnek el ezek a robotok a mindennapokban, nemcsak a tech­ni­kai megoldásaik fogják meghatározni, hanem az emberek irántuk érzett érzelmei is. Márpedig sokan vannak, akik aggódni kezdenek, amikor egy túl ügyesen, túl állatszerűen mozgó robotot látnak. Mit lehet tudni az emberek hozzáállásáról?

– A mi kutatócsoportunk lesz a világon az első, amelyik pontos válaszokkal tud hamarosan szolgálni erre a kérdésre. Ugyanis jelenleg is folyik egy kutatás a tanszéken, amelyben azt hasonlítjuk össze, hogy az emberek hogyan viszonyulnak a kerekes és a négylábú robotokhoz, illetve a kutyákhoz. Szerintem részben jogos, hogy az ember először mindig tart kissé a technikai újításoktól. Éppen ezért izgalmas feladat, hogy a robotokat olyanná alakítsuk, és olyan viselkedésre késztessük, ami csökkenti az emberek kezdeti félelmét. Ha ők megtanulják, hogy ezek a robotok mire képesek és mire nem, illetve hol vannak a képességeik határai, a félelem általában megszűnik. A mai gyerekek már biztosan úgy fognak felnőni, hogy egyre több robot fordul majd elő a környezetükben, így számukra ezek az eszközök természetesek lesznek, és fel sem fog bennük merülni, hogy félni kell tőlük.

A közvélemény figyelmét az utóbbi években a robotkutyák hadi és rendvédelmi alkalmazása kelthette fel leginkább. Ilyen tekintetben akár racionálisnak is tekinthető a tőlük való félelem. Szükségszerű, hogy egy új technológiát katonai célokra alkalmazzák először?

– Mielőtt erre válaszolok, fontosnak tartom megjegyezni, hogy az élő kutyákra nézve rendkívül káros, ha a katonai négylábú robotokat „robot­kutyáknak” nevezzük, holott valójá­ban bármilyen négylábú állathoz hasonlíthatnánk őket. Mi egyértelműen azt szeretnénk elérni, hogy a kutya minden körülmények között maradjon meg az ember legjobb barátjának, ezért fontosnak tartjuk a „kutya” szót elválasztani a háborús robotoktól, amelyekre adott esetben fegyvereket is szerelhetnek. Ezért hívjuk ezeket az eszközöket inkább négylábú robotoknak. A technika történetében gyakran előfordult, hogy először hadi célokra alkalmaztak egy újítást, így sajnos ezeknél a robotoknál sem tűnik elkerülhetőnek, hogy a hadszíntereken is bevessék őket. De abban bízhatunk, hogy az eltérő igények miatt a háborús négylábú robotok alakja idővel el fog távolodni az emberrel való békés együttműködésre tervezett robotokétól, így egyre keve­sebb alkalom lesz összetéveszteni őket egymással.

Az élő kutyákra nézve rendkívül káros, ha a katonai négylábú robotokat „robotkutyáknak” nevezzük.

Ha azonos feladatot kell végrehajtaniuk a kutyáknak és a négylábú robotoknak, melyikük kerül ki ebből a megmérettetésből győz­tesen?

– Erről hamarosan már kézzelfogható adatokkal fogunk rendelkezni, hiszen néhány hét múlva, június 25-én Budapesten rendezzük a világ első robot és kutya agility versenyét, a Robolityt (ethology.elte.hu/robolity). Az agility egy kutyás sport, amelyben a kutyának a gazda utasításait követve egy akadálypályán kell végigfutnia. Például akadályokat kell átugrania, póznák között kell szlalomoznia, vagy libikókán kell átlépkednie. Az a kutya győz, amelyik a leggyorsabban telje­síti a távot, és a legkevesebbet hibá­zik közben. Tehát ebben a verseny­ben fogják összemérni az igazi kutyák és a négylábú robotok az ügyességüket. Igyekszünk minél több négylábú robotot toborozni, hiszen már több ilyen eszköz is működik Magyarországon. Abban reménykedünk, hogy a verseny közben a mérnökök majd elleshetnek néhány trükköt a kutyák­tól, amelyek az evolúciójuk során tet­tek szert ezekre a képességekre.

Az ELTE Etológia Tanszéke június 25-én Budapesten rendezi meg a világ első robot és kutya agility versenyét, a Robolityt, ahol az igazi kutyák és a négylábú robotok ügyességét fogják összemérni egy akadálypályán. Például akadályokat kell átugraniuk, póznák között kell szlalomozniuk, vagy libikókán kell átlépkedniük. (Kép: ethology.elte.hu/robolity)

Mire számít, mi lesz az eredmény?

– Már végeztünk egy tesztet ezzel kapcsolatban, és be kell valljam, hogy eddig a kutya messze gyorsabbnak bizonyult. A robot 11-szer lassabban tudta teljesíteni az akadálypályát. És ez egy átlagos agilityző kutya volt, nem világbajnok. Vagyis nem számítunk arra, hogy a versenyen egyenlő felekként indulnak majd a kutyák és a robotok, de érdekes lesz látni, hogy a versenyzők hogyan birkóznak meg a különböző típusú akadályokkal.

A robotokat végig távirányítani fogják a verseny közben, vagy beléjük lesz programozva a pálya, amit önállóan teljesítenek majd?

– A „gazdájuk” fogja távirányítani a robotokat, ahogy ez a legtöbb videón is történik, amelyekkel a gyártó cégek (vagy a hadseregek) igyekeznek reklámozni a robotjaikat. Amikor látunk egy robotot, és ahhoz fizikailag nem kapcsolódik az irányítást végző ember, hanem magától mozog, hajlamosak vagyunk azt feltételezni, hogy autonóm módon működik, tehát a saját belátása szerint hoz döntéseket. Ám ez az esetek nagy részében nincs így. Valójában a négylábú robotok képességeinek demonstrációja közben szinte mindig egy ember távirányítja őket, csak ezt nem hangsúlyozzák ki a videóban. Persze már ez is nagyon izgalmas előrelépés, hiszen a robot stabilitását ez esetben is autonóm működés révén kell biztosítani, de messze nem egyenlő azzal, mintha a robot valóban egyedül és önállóan működne.

Vakvezető robot

Ha a robotoktól azt várjuk, hogy az embertől vegyenek át feladatokat, nem lenne célravezetőbb inkább emberszerű, vagyis humanoid robotokat fejleszteni?

– Természetesen a humanoid robotok fejlesztése is gőzerővel halad, de nem a robot lábainak számából kell kiindulnunk, hanem az elvégzendő feladatból. Léteznek feladatok, amelyekre a humanoid robotok lesznek jók, másra a négylábú, a kerekes vagy a madárszerűen repülő robotok. Nekünk sem célunk, hogy kifejezetten négylábú robotokat fejlesszünk, mert egyébként kutyák viselkedését kutatjuk, ám az egyértelmű, hogy sok terepre és feladatra ez a megoldás a leghatékonyabb.

Az ember és a gép közötti érzelmi kapcsolat még messze van, ugyanakkor a robotok is mutathatnak az élőlényekre jellemző kötődési viselkedést, amire támaszkodva egyes felhasználók akár antropomorfizálhatják is őket. Ám kutyával kialakított érzelmi kapcsolathoz ennél sokkal többre lenne szükség. (Kép: Depositphotos/viteethumb)

Elképzelhető a jövőben, hogy a négylábú, tehát kutyára hason­lító robotok átvegyék az élő kutyák helyét?

– Ezt a munkakutyák esetén tartom elképzelhetőnek. Számos olyan funkció van, amit jelenleg kutyákkal látunk el, gondoljunk csak a vakvezető vagy a mentőkutyákra. A vakvezető kutyák jelentős mértékben javítják a vakok életminőségét, de a képességeiket csak hosszú és drága kiképzés után sajátíthatják el. Azt gondolom, hogy négy-öt éven belül a vakvezető robotok már megközelíthetik a vakvezető kutyák teljesítményét, és akkor mindenki eldöntheti majd, hogy neki melyik segítő a szimpatikusabb. Vannak olyan emberek is, akik egyáltalán nem szeretik a kutyákat, sőt félnek tőlük. Az ő számukra a robotok jelenthetik a megfelelő választást. A vakvezető kutyák nemcsak segítik a vak embert a tájékozódásban, de vannak saját igényeik, vágyaik is, amelyeket ki kell elégítenünk. Bizonyos esetekben a robot előnye lehet, hogy ki lehet kapcsolni, amikor nincs szükségünk rá. Ezáltal nem zavar minket, nem fogyaszt energiát (táplálékot), és nem kell vele foglalkoznunk. De ma is használnak harctéri kutyákat a háborúkban, csak ezekről nem szívesen beszélünk, pedig sokan pusztulnak el közülük a harcokban. Ha például ezeket az állatokat cserélhetnénk le robotokra, amiatt szerintem kevesen bánkódnának.

Négy-öt éven belül a vakvezető robotok már megközelíthetik a vakvezető kutyák teljesítményét.

Képes lehet a négylábú robot az igazi kutya társállatfunkcióját is betölteni? Kialakulhat érzelmi kötődés iránta?

– Az ember és gép közötti érzelmi kapcsolat még messze van, bár arról vannak anekdoták, hogy a négylábú robotokat messziről irányító katonák kialakíthatnak bizonyos kötődést a robotjaik iránt. Az akadályozhatja a robotok élőlényként való elfogadását, hogy ki lehet őket kapcsolni. Az élőlények legfőbb tulajdonsága, hogy nem lehet őket leállítani, akkor is élnek, ha éppen nincs szükségünk rájuk. Éppen az teszi az életet olyan értékessé, hogy tudjuk, csak egyszer lehet leállítani, és utána az élőlényt már nem lehet újra bekapcsolni. Ez különbözteti meg a valóságot a videó­játékoktól, ahol a halál visszafordítható, megismételhető. Ugyanakkor a robotok is mutathatnak az élőlényekre jellemző kötődési viselkedést, amire támaszkodva egyes felhasználók akár antropomorfizálhatják is őket. De kutyával kialakított érzelmi kapcsolathoz ennél sokkal többre lenne szükség.

Az alapkutatási eredményeken kívül milyen alkalmazott hasznosulásuk lehet az etorobotikai kutatásoknak?

– Az itthon megszerzett etoroboti­kai tudás jelentős mértékben hozzá­járulhat a szociális robotok fejleszté­séhez, mivel ezek a szerkezetek ma még messze vannak attól, hogy valóban segítsék az emberek munkáját. Magyarországon rendelkezésre állnak a szükséges ipari kapacitások az ilyen robotok építésére, illetve megvan a szükséges informatikai tudás is. Az etológusok a robotok külalakjá­­nak és viselkedésének kialakításá­ban, illetve a prototípusuk teszte­lé­sében tudnának közreműködni. Ez a techno­lógia még világszerte gyerekcipő­­ben jár, így jó lehető­sé­get kínál arra, hogy megmutassuk innovációs képességünket, és a világ élvonalába tartozó szociális robotokat építsünk.•

Címlapkép: Depositphotos/viteethumb