Dagli automatizzati ai autonomi, i veri robot si facciano avanti, per favore!
Dagli automatizzati agli autonomi, i veri robot si facciano avanti, per piacere!
Se ti dico che ho visto un robot oggi, cosa ti viene in mente? Cos’è un robot?
Questa non è una domanda trabocchetto.
Robot nella fantascienza
Perché abbiamo visto così tanti robot. Abbiamo visto Robbie il robot dal film del 1956 Pianeta proibito, Rosie la governante dai Jetsons, l’animato Gigantor, C-3PO e R2-D2 dai Star Wars degli anni ’70, Optimus Prime, Data da Star Trek, il T-800 Terminator di Arnold Schwarzenegger, o robot più recenti come Wall-E, Dolores (e tutti i sintetici) da Westworld, e tutti gli altri robot nei vari spin-off di Star Wars.
Caratteristica speciale
Automazione: Robot, Apprendimento Automatico e Intelligenza Artificiale
Automazione sta arrivando, che sia un nuovo software alimentato dall’apprendimento automatico o i robot Optimus di Tesla nelle fabbriche. Come migliorerà il lavoro umano, la vita personale, oltre a incrementare produttività e attività economica? Esploreremo questo, insieme all’impatto sui lavori e al tipo di lavoro che sarà necessario fare esclusivamente dalle persone.
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Tutti questi, insieme, hanno costruito la nostra visione dei robot nel corso degli anni, almeno nei film e in TV.
Siamo anche familiari con le storie che questi robot raccontano. Data da Star Trek desidera solo essere più umano. Isaac da The Orville è un Kaylon, una razza di robot che distrugge le creature organiche. (Eppure il percorso di Isaac è stato di redenzione, perché è un Kaylon compassionevole e aiuta a cambiare le sorti degli esseri organici.) I robot di Star Wars, specialmente quelli progettati per il merchandising, sono diventati amici e compagni dei loro amici organici.
Poi ci sono i molti robot malvagi che cercano di distruggere, come Ultron; Hal 9000; i Dalek e i Cybermen di Doctor Who; varie incarnazioni dei robot di Terminator; Nomad, Lore, Peanut Hamper e Control da Star Trek; e una serie di droidi di Star Wars.
Tutti questi robot hanno dato agli scrittori l’opportunità di riflettere i tratti e i problemi dell’umanità sulle entità meccaniche e di giocare con ciò che accade quando si crea la vita artificiale con o senza i vincoli morali che governano la maggior parte degli esseri umani.
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Robot nel mondo reale
Ma i robot esistono nel mondo reale. E non si comportano come C-3PO o Mr. Data. Invece, vanno dai giganteschi stabilimenti automatizzati ai robot per la saldatura automobilistica, dalle stampanti 3D ai giocattoli per bambini. Cosa rende questi robot…robot? E cosa li distingue dai robot della fantascienza?
Innanzitutto, i robot della fantascienza spesso sono completamente autonomi. Mr. Data da Star Trek: The Next Generation e The Doctor da Star Trek Voyager (un’intelligenza artificiale olografica) sono stati persino dichiarati “persone” legali agli occhi della Federazione fittizia. Nessuno sta affermando che la Tesla di mio amico sia legalmente una persona.
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In realtà, l’industria automobilistica ha sviluppato un insieme di criteri aspirazionali che definiscono il grado di “autonomia” di un veicolo robotico, e possiamo applicare questi criteri ad altri robot. I criteri SAE J3016 hanno sei livelli: i livelli 0, 1 e 2 descrivono i limiti dell’automazione, mentre i livelli 3, 4 e 5 descrivono un funzionamento più completamente autonomo:
Come puoi vedere, i criteri blu specificano che un conducente umano deve comunque essere al controllo, anche se assistito dall’auto, mentre i criteri verdi specificano (principalmente) che l’auto è in grado di prendere tutte le decisioni necessarie.
La maggior parte dei robot che abbiamo oggi nel mondo reale rientra nel lato blu dello spettro. Ecco perché uso i termini automazione vs autonomia per differenziare le capacità robotiche. Anche se le parole suonano simili, ecco in cosa differiscono:
- Gli sistemi automatizzati seguono regole predefinite per eseguire compiti specifici.
- Gli sistemi autonomi possono operare in modo indipendente, prendere decisioni e adattarsi a nuove situazioni.
Oggi, sostengo, la maggior parte dei robot sono solo dispositivi automatizzati che hanno un certo livello di movimento nel mondo reale. Eseguono una serie di passaggi, eventualmente modificati in base a determinati criteri. (Ad esempio, una stampante 3D si fermerà quando si esaurisce il filamento, per poi riprendere una volta caricato nuovo materiale.) I dispositivi autonomi includono C-3PO, Mr. Data, il T-800 o il sogno di Amazon di robot per la consegna senza persone.
Al momento, facciamo davvero molto bene l’automazione. L’autonomia, meno tanto. Ma ci stiamo avvicinando.
Enorme gamma dinamica
I robot di oggi, pur non essendo così versatili come Mr. Data, sono generalmente molto utili e funzionali.
Includono robot industriali, robot medici, robot militari e di difesa, robot domestici, robot per l’intrattenimento, robot per l’esplorazione e la manutenzione dello spazio, robot agricoli, robot per la vendita al dettaglio, robot sottomarini e robot di telepresenza che aiutano le persone a partecipare a un’attività da remoto.
Il mio interesse personale si è concentrato sui robot disponibili e accessibili agli appassionati e agli hobbisti, robot che possono permettere alle persone di costruire, progettare e prototipare progetti che prima erano alla portata solo di quelli con un laboratorio pieno di macchinari per la lavorazione.
Parlo di stampanti 3D, che costruiscono gli oggetti da strati di plastica fusa; dispositivi CNC, che spesso tagliano, scolpiscono e rimuovono legno o metallo per creare oggetti; tagliatrici laser, ideali per il taglio di segnali, l’incisione e la fabbricazione di parti e schede circuito estremamente dettagliate; e persino tagliatrici per vinile, per tagliare con precisione materiali leggeri e flessibili con pattern complessi.
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Queste macchine vengono programmate utilizzando software CAD per definire, cioè progettare, l’oggetto che viene costruito. Questi progetti vengono poi convertiti in una serie di istruzioni di movimento che guidano la macchina nel compiere movimenti ripetitivi e complessi.
Ad esempio, ho utilizzato un dispositivo CNC per realizzare una serie di scaffalature personalizzate identiche per la conservazione di parti.
Mentre progettavo e assemblavo l’organizer, il robot è diventato un moltiplicatore di forza, intagliando precise caratteristiche per contenere le scaffalature, un processo che era al di là delle mie capacità di falegnameria, limitate principalmente a martellare chiodi e avvitare viti.
I robot di oggi hanno una gamma dinamica enorme, dai giocattoli per l’apprendimento dei bambini a qualcosa di sorprendentemente complesso e enorme come il magazzino intelligente di Amazon. Questi magazzini contengono migliaia di robot, ma poiché lavorano tutti insieme, l’intero magazzino può essere considerato un enorme robot a sé stante.
Grado di autonomia
Torniamo alla nostra discussione sui robot automatizzati vs robot autonomi. I robot automatizzati possono seguire una serie di attività, di solito controllate regolarmente da un operatore umano.
Le mie stampanti 3D ne sono un buon esempio. Quando creo un design utilizzando software CAD e poi converto quel design in codice gcode, sto creando una serie di istruzioni di movimento. Le istruzioni specificano la posizione X e Y della testina di stampa, insieme all’altezza a cui deve trovarsi l’estrusore per tener conto degli strati che vengono costantemente aggiunti. Le istruzioni specificano anche la temperatura dell’estrusore, determinando la velocità e la fluidità con cui la plastica si fonde sullo strato precedente.
Solitamente, avvio una stampa e poi la monitoro tramite una telecamera. Nella non-rara-abbastanza occasione in cui la stampa fallisce o la stampante decide semplicemente di sparare plastica fusa nell’aria, di solito me ne accorgo abbastanza velocemente, corro nel Fab Lab, e annulla la stampa. La stampante è automatizzata – sta seguendo le istruzioni – ma non c’è niente di autonomo in questo processo.
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Le stampanti più recenti stanno incorporando un po’ di intelligenza artificiale: le telecamere inviano delle immagini a un processore che utilizza alcuni metodi di apprendimento automatico per esaminare ciascuna immagine e determinare se ci sono situazioni di errore. Anche se le macchine non possono correggere tali errori, l’apprendimento automatico può spegnere il processo, evitando la perdita di materiale e un possibile pericolo per la sicurezza.
Quando visitate le fabbriche di Amazon, vedrete più robot. Ci sono robot di trasporto che si muovono lungo il pavimento, consegnando prodotti. La maggior parte di questi è automatizzata, non autonoma. Ma i complessi sistemi di trasporto di Amazon hanno sistemi di imaging intelligenti che osservano i prodotti mentre passano e prendono alcune decisioni sugli oggetti durante il passaggio. Qui, stiamo iniziando a vedere segni di una gestione sempre più autonomina senza supervisione umana.
Ho un drone che mostra anche alcuni comportamenti autonomi. Se, mentre lo guido attraverso un telecomando portatile, lo mando fuori dalla portata radio, il drone stesso prenderà il controllo. Traccerà un percorso di ritorno alla sua origine, cambierà direzione, eviterà gli ostacoli come alberi e linee elettriche e tornerà a casa da solo senza alcuna interazione. Eseguirà lo stesso comportamento quando rileva che la sua batteria è troppo scarica per continuare a volare.
In ognuno di questi tre esempi (monitoraggio della stampante 3D assistito da intelligenza artificiale, monitoraggio del trasporto su nastro trasportatore del magazzino e volo di ritorno a casa), stiamo vedendo comportamenti autonomi sviluppati come un’estensione di un sistema principalmente automatizzato. Penso che vedremo l’introduzione di funzionalità autonome in questa maniera. Saranno disponibili situazione per situazione fino a quando sempre più situazioni verranno prese in considerazione.
In definitiva, potrai salire in auto e prenderti altri 45 minuti di sonno mentre il veicolo ti porta al Starbucks più vicino al tuo ufficio. Ma come mostra la tabella dei livelli di automazione di guida SAE di cui abbiamo discusso in precedenza, il Livello 5 è un grande passo. A quel punto, stiamo affidando al veicolo l’incarico di gestire qualsiasi condizione stradale e di rispondere in modo intelligente, attento, rapido e sicuro. La maggior parte degli esperti ritiene che inizieremo a vedere auto con questa capacità dopo il 2030.
Quando ChatGPT commette un errore con una delle sue famose allucinazioni, è semplicemente fastidioso – e possibilmente imbarazzante se qualcuno utilizza quel materiale in qualche scrittura. Ma se un robot commette un errore mentre opera nel mondo reale, qualcosa può andare storto fisicamente, anche in modo fatale. Poiché gli enje sono alti, è necessario prestare molta più attenzione non solo allo sviluppo di sistemi completamente autonomi, ma anche alla pianificazione e al rilascio di tali sistemi per assicurarsi che siano sicuri da rilasciare nel nostro ambiente condiviso.
Guardando avanti: i robot di domani
Riprendiamo le nostre tre principali conclusioni: prima di tutto, la fantascienza ci ha fornito un’immagine di un robot che è allo stesso tempo preventivo e aspirazionale – ma non necessariamente pratico. In secondo luogo, molte cose possono essere considerate robot nel mondo reale. E in terzo luogo, il grado di autonomia può variare tra diversi robot del mondo reale.
Ad una prima occhiata, sembra che l’intelligenza artificiale e la robotica siano indissolubilmente legate. Ma come abbiamo visto, l’IA può influenzare tutto, parte o niente della funzione di un robot, a seconda del livello di tecnologia coinvolto e dello scopo di un robot. Sebbene sarebbe bello per un robot di fabbricazione saper quando sta fallendo e fermarsi, otteniamo un grande valore da dispositivi CNC automatizzati e stampanti 3D che seguono semplicemente le loro istruzioni gcode.
Mentre guardiamo verso il futuro, vedremo sempre più sistemi autonomi. Siemens ha una visione affascinante di come sarà una fabbrica nei prossimi decenni, che mostra molti sistemi autonomi interagire con il processo produttivo in generale.
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Oltre al mondo dei personaggi di intrattenimento, i robot sono meccanismi complessi che giustificano il costo e l’impegno per crearli attraverso il valore che generano, che si tratti di risparmi di costi, risparmi di tempo, capacità di affrontare processi altrimenti difficili, capacità di operare in ambienti pericolosi per gli esseri umani o la capacità di moltiplicare gli sforzi dei loro operatori umani.
La capacità di interagire con il mondo reale e eseguire passaggi automatici sono elementi fondamentali per partecipare alla rivoluzione dei robot. Man mano che andiamo avanti, ci aspettiamo una fusione tra apprendimento automatico, visione intelligente, intelligenza artificiale generativa, competenze di programmazione tradizionale e abilità di progettazione meccanica, che apriranno nuove opportunità, forniranno nuove opportunità e aiuteranno i robot di tutte le dimensioni e capacità a fare di più per aiutarci.
D’altra parte, se — in un futuro lontano — i robot iniziano a urlare “Esterminate! Esterminate!” … beh, allora… Pericolo, Will Robinson, Biddi Biddi Biddi, Questi non sono i droidi che state cercando.
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