I know this is going to sound strange, but I think robots can inspire us to be better humans. See, I grew up in Bethlehem, Pennsylvania, the home of Bethlehem Steel. My father was an engineer, and when I was growing up, he would teach me how things worked. We would build projects together, like model rockets and slot cars. Here's the go-kart that we built together. That's me behind the wheel, with my sister and my best friend at the time. And one day, he came home, when I was about 10 years old, and at the dinner table, he announced that for our next project, we were going to build ... a robot.
So che vi suonerà strano, ma io credo che i robot ci possano ispirare ad essere persone migliori. Sono cresciuto a Bethlehem, in Pennsylvania, la patria della Bethlehem Steel. Mio padre era un ingegnere, e nel tempo mi ha insegnato come funzionano le cose. Sviluppavamo assieme progetti, come modellini di razzi e macchinine da corse. Questo è il go-kart che abbiamo costruito insieme. Dietro il volante ci sono io, con mia sorella e il mio migliore amico dell'epoca, e un giorno lui rientrò a casa, io avevo circa 10 anni, e a cena annunciò che per il nostro prossimo progetto avremmo costruito un robot.
A robot. Now, I was thrilled about this, because at school, there was a bully named Kevin, and he was picking on me, because I was the only Jewish kid in class. So I couldn't wait to get started to work on this, so I could introduce Kevin to my robot.
Un robot! Io ero davvero emozionato all'idea, perché a scuola c'era un bullo di nome Kevin, che mi prendeva in giro perché ero l'unico ragazzino ebreo della classe. Quindi non vedevo l'ora di iniziare a lavorarci per poter presentare a Kevin il mio robot. (Risate)
(Laughter)
(Robot noises)
(Rumori robotici)
(Laughter)
But that wasn't the kind of robot my dad had in mind.
Ma non era questo il tipo di robot che mio padre aveva in mente.
(Laughter)
See, he owned a chromium-plating company, and they had to move heavy steel parts between tanks of chemicals. And so he needed an industrial robot like this, that could basically do the heavy lifting.
Possedeva un'azienda specializzata in cromatura, in cui si dovevano spostare pesanti pezzi d'acciaio tra vasche di prodotti chimici, quindi aveva bisogno di un robot industriale come questo per sollevare i carichi pesanti.
But my dad didn't get the kind of robot he wanted, either. He and I worked on it for several years, but it was the 1970s, and the technology that was available to amateurs just wasn't there yet. So Dad continued to do this kind of work by hand. And a few years later, he was diagnosed with cancer.
Ma nemmeno mio padre ottenne il robot che desiderava. Ci lavorammo per diversi anni, ma erano gli anni '70, e la tecnologia disponibile per i dilettanti non era ancora abbastanza sviluppata. Perciò papà continuò a fare questo lavoro a mano, e qualche anno dopo gli fu diagnosticato il cancro.
You see, what the robot we were trying to build was telling him was not about doing the heavy lifting. It was a warning about his exposure to the toxic chemicals. He didn't recognize that at the time, and he contracted leukemia. And he died at the age of 45. I was devastated by this. And I never forgot the robot that he and I tried to build. When I was at college, I decided to study engineering, like him. And I went to Carnegie Mellon, and I earned my PhD in robotics. I've been studying robots ever since.
Ciò che il robot che cercavamo di costruire gli stava dicendo non riguardava i carichi pesanti. Era un segnale dell'esposizione ai prodotti chimici tossici. Lui all'epoca non se ne rese conto, si ammalò di leucemia e morì all'età di 45 anni. La sua morte mi distrusse, e non dimenticai mai il robot che avevamo cercato di costruire insieme. All'Università decisi di studiare ingegneria come lui. Frequentai la Carnegie Mellon, e feci il dottorato in Robotica. Studio i robot da allora.
So what I'd like to tell you about are four robot projects, and how they've inspired me to be a better human. By 1993, I was a young professor at USC, and I was just building up my own robotics lab, and this was the year the World Wide Web came out. And I remember my students were the ones who told me about it, and we would -- we were just amazed. We started playing with this, and that afternoon, we realized that we could use this new, universal interface to allow anyone in the world to operate the robot in our lab.
Ciò di cui vorrei parlarvi riguarda quattro progetti di robot e come mi abbiano ispirato ad essere una persona migliore. Nel 1993 ero un giovane professore della USC e stavo avviando il mio laboratorio di robotica. Era l'anno in cui nacque il World Wide Web. Ricordo che furono i miei studenti a parlarmene e ne fummo davvero colpiti. Iniziammo a smanettarci, e quel pomeriggio capimmo che avremmo potuto usare questa nuova interfaccia universale per permettere a chiunque nel mondo di azionare il robot nel nostro laboratorio.
So, rather than have it fight or do industrial work, we decided to build a planter, put the robot into the center of it, and we called it the Telegarden. And we had put a camera in the gripper of the hand of the robot, and we wrote some special scripts and software, so that anyone in the world could come in, and by clicking on the screen, they could move the robot around and visit the garden. But we also set up some other software that lets you participate and help us water the garden, remotely. And if you watered it a few times, we'd give you your own seed to plant.
Quindi, invece di crearlo per combattere, o lavorare nell'industria, decidemmo di costruire una macchina piantatrice metterci al centro il robot, e chiamarl Telegarden. Avevamo messo una telecamera sulla pinza del braccio robotico, creammo alcuni script speciali e un software che permetteva a chiunque nel mondo di accedere e, cliccando sullo schermo, di muovere il robot e di visitare il giardino. Avevamo anche creato altri software che permettevano di aiutare ad innaffiare il giardino a distanza, e dopo averlo innaffiato un paio di volte, venivano dati dei semi da piantare.
Now, this was an engineering project, and we published some papers on the system design of it, but we also thought of it as an art installation. It was invited, after the first year, by the Ars Electronica Museum in Austria, to have it installed in their lobby. And I'm happy to say, it remained online there, 24 hours a day, for almost nine years. That robot was operated by more people than any other robot in history.
Certo, era un progetto di ingegneria, e pubblicammo degli studi sulla progettazione del sistema, ma lo vedevamo anche come un'installazione artistica. Dopo il primo anno, ci fu chiesto dall'Ars Electronic Museum in Austria di installare il progetto all'ingresso, e sono felice di poter dire che rimase lì online, 24 ore al giorno, per quasi nove anni. Quel robot fu azionato da più persone di qualsiasi altro robot nella storia.
Now, one day, I got a call out of the blue from a student, who asked a very simple but profound question. He said, "Is the robot real?" Now, everyone else had assumed it was, and we knew it was, because we were working with it. But I knew what he meant, because it would be possible to take a bunch of pictures of flowers in a garden and then, basically, index them in a computer system, such that it would appear that there was a real robot, when there wasn't. And the more I thought about it, I couldn't think of a good answer for how he could tell the difference.
Un giorno, ricevetti una chiamata improvvisa da uno studente, che mi fece una domanda semplice ma profonda. Mi chiese: "Quel robot è reale?". Tutti gli altri lo avevano dato per scontato, e noi sapevamo che era vero perché ci avevamo lavorato. Ma io capivo cosa volesse dire, perché sarebbe stato possibile fare un po' di foto ai fiori di un giardino e, in sostanza, indicizzarli in un sistema in modo da simulare la presenza di un robot, anche se non c'era. E più ci pensavo, meno riuscivo a trovare una buona risposta che gli facesse riconoscere la differenza.
This was right about the time that I was offered a position here at Berkeley. And when I got here, I looked up Hubert Dreyfus, who's a world-renowned professor of philosophy, And I talked with him about this and he said, "This is one of the oldest and most central problems in philosophy. It goes back to the Skeptics and up through Descartes. It's the issue of epistemology, the study of how do we know that something is true."
Fu proprio nel periodo in cui mi offrirono il posto qui a Berkeley, e quando arrivai feci visita a Hubert Dreyfus, un professore di filosofia famoso in tutto il mondo. Gliene parlai e lui disse: "Questo è uno dei problemi più antichi e fondamentali della filosofia. Risale allo scetticismo e arriva fino a Cartesio. È il problema dell'epistemologia, lo studio su come facciamo a sapere se qualcosa sia vero."
So he and I started working together, and we coined a new term: "telepistemology," the study of knowledge at a distance. We invited leading artists, engineers and philosophers to write essays about this, and the results are collected in this book from MIT Press. So thanks to this student, who questioned what everyone else had assumed to be true, this project taught me an important lesson about life, which is to always question assumptions.
Iniziammo a lavorare assieme e coniammo un nuovo termine: telepistemologia, lo studio della conoscenza a distanza. Invitammo artisti di primo piano, ingegneri e filosofi a scrivere saggi a riguardo e i risultati sono tutti in questo libro, edito dalla MIT Press. Quindi, grazie a questo studente che ha messo in dubbio ciò che chiunque altro aveva dato per scontato, questo progetto mi ha insegnato una lezione di vita: mettere sempre in dubbio le ipotesi.
Now, the second project I'll tell you about grew out of the Telegarden. As it was operating, my students and I were very interested in how people were interacting with each other, and what they were doing with the garden. So we started thinking: what if the robot could leave the garden and go out into some other interesting environment? Like, for example, what if it could go to a dinner party at the White House?
Il secondo progetto di cui vi parlerò è figlio del Telegarden. Nel periodo in cui era in funzione, io e i miei studenti volevamo capire come le persone interagissero tra loro e come utilizzassero il giardino. Perciò ci chiedemmo: e se il robot potesse uscire dal giardino e spostarsi in un altro ambiente interessante? Se potesse andare, ad esempio ad una cena alla Casa Bianca? (Risate)
(Laughter)
So, because we were interested more in the system design and the user interface than in the hardware, we decided that, rather than have a robot replace the human to go to the party, we'd have a human replace the robot. We called it the Tele-Actor.
Dal momento che eravamo più interessati al progetto del sistema e all'interfaccia utente che all'hardware, decidemmo che, invece di sostituire l'essere umano con un robot per andare alla cena, avremmo sostituito il robot con un essere umano. Lo chiamammo il Tele-Attore.
We got a human, someone who's very outgoing and gregarious, and she was outfitted with a helmet with various equipment, cameras and microphones, and then a backpack with wireless Internet connection. And the idea was that she could go into a remote and interesting environment, and then over the Internet, people could experience what she was experiencing. So they could see what she was seeing, but then, more importantly, they could participate, by interacting with each other and coming up with ideas about what she should do next and where she should go, and then conveying those to the Tele-Actor. So we got a chance to take the Tele-Actor to the Webby Awards in San Francisco. And that year, Sam Donaldson was the host. Just before the curtain went up, I had about 30 seconds to explain to Mr. Donaldson what we were going to do. And I said, "The Tele-Actor is going to be joining you onstage. This is a new experimental project, and people are watching her on their screens, there's cameras involved and there's microphones and she's got an earbud in her ear, and people over the network are giving her advice about what to do next." And he said, "Wait a second. That's what I do."
Scegliemmo una persona molto estroversa e socievole e la equipaggiammo di un casco con diversi strumenti: telecamere, microfoni e uno zaino con connessione wireless; l'idea era che potesse entrare in un ambiente interessante e lontano e poi, tramite Internet, le persone potessero sperimentare la stessa cosa, in modo da vedere ciò che lei vedeva, e soprattutto potessero partecipare interagendo gli uni con gli altri, proponendo idee su come avrebbe dovuto comportarsi e dove sarebbe dovuta andare, per poi trasmettere queste idee al Tele-Attore. Ci fu data la possibilità di portare il Tele-Attore ai Webby Awards a San Francisco, l'anno in cui il presentatore era Sam Donaldson. Appena prima che si alzasse il sipario, in 30 secondi spiegai a Donaldson cosa avremmo fatto e gli dissi: "Il Tele-Attore si unirà a lei sul palco, è un nuovo progetto sperimentale: le persone lo seguono dai loro schermi, il Tele-Attore ha delle telecamere, dei microfoni e un auricolare nell'orecchio, e la gente in rete gli dà consigli su come comportarsi". E lui disse "Aspetta un attimo, ma questo è quello che faccio io!". (Risate)
(Laughter)
So he loved the concept, and when the Tele-Actor walked onstage, she walked right up to him, and she gave him a big kiss right on the lips.
Gli piacque molto l'idea, e quando il Tele-Attore salì sul palco, andò dritta verso di lui e gli diede un bacio
(Laughter)
sulle labbra. (Risate)
We were totally surprised -- we had no idea that would happen. And he was great, he just gave her a big hug in return, and it worked out great. But that night, as we were packing up, I asked the Tele-Actor, how did the Tele-Directors decide that they would give a kiss to Sam Donaldson? And she said they hadn't. She said, when she was just about to walk onstage, the Tele-Directors still were trying to agree on what to do, and so she just walked onstage and did what felt most natural.
Noi eravamo davvero stupiti. Non ce lo aspettavamo. E lui fu grandioso. Per tutta risposta, l'abbracciò e andò tutto benissimo. Quella sera, mentre mettevamo a posto, chiesi al Tele-Attore in che modo i Tele-Registi avessero deciso di farle dare un bacio a Sam Donaldson. E lei disse che non lo avevano deciso loro. Disse che poco prima di salire sul palco, i Tele-Registi stavano ancora discutendo sul da farsi, allora lei salì sul palco e fece
(Laughter)
quello che le sembrò più naturale. (Risate)
So, the success of the Tele-Actor that night was due to the fact that she was a wonderful actor. She knew when to trust her instincts. And so that project taught me another lesson about life, which is that, when in doubt, improvise.
Quindi, il successo del Tele-Attore quella sera nacque dal fatto che lei fosse un'attrice fantastica. Sapeva quando fidarsi del proprio istinto. Dunque questo progetto mi ha insegnato un'altra lezione di vita: nel dubbio, improvvisa. (Risate)
(Laughter)
Now, the third project grew out of my experience when my father was in the hospital. He was undergoing a treatment -- chemotherapy treatments -- and there's a related treatment called brachytherapy, where tiny, radioactive seeds are placed into the body to treat cancerous tumors. And the way it's done, as you can see here, is that surgeons insert needles into the body to deliver the seeds. And all these needles are inserted in parallel. So it's very common that some of the needles penetrate sensitive organs. And as a result, the needles damage these organs, cause damage, which leads to trauma and side effects. So my students and I wondered: what if we could modify the system, so that the needles could come in at different angles?
Il terzo progetto è nato dall'esperienza fatta quando mio padre era in ospedale. Si stava sottoponendo ad una terapia, una cura chemioterapica, ed esiste un'altra terapia chiamata brachiterapia, in cui minuscoli semi radioattivi vengono inseriti nel corpo per curare i tumori. E come potete vedere qui, i chirurghi inseriscono aghi nel corpo per posizionare i semi, e tutto ciò - tutti gli aghi vengono posizionati in parallelo, quindi capita spesso che alcuni aghi penetrino organi delicati, e di conseguenza, danneggino questi organi, causando danni che portano a traumi ed effetti collaterali. Allora io e i miei studenti ci chiedemmo se potessimo modificare il sistema in modo che gli aghi entrassero da diverse angolazioni.
So we simulated this; we developed some optimization algorithms and we simulated this. And we were able to show that we are able to avoid the delicate organs, and yet still achieve the coverage of the tumors with the radiation.
Abbiamo fatto una simulazione, sviluppato degli algoritmi di ottimizzazione e, in simulazione, abbiamo dimostrato di essere in grado di evitare gli organi delicati pur raggiungendo la copertura dei tumori con le radiazioni.
So now, we're working with doctors at UCSF and engineers at Johns Hopkins, and we're building a robot that has a number of -- it's a specialized design with different joints that can allow the needles to come in at an infinite variety of angles. And as you can see here, they can avoid delicate organs and still reach the targets they're aiming for. So, by questioning this assumption that all the needles have to be parallel, this project also taught me an important lesson: When in doubt, when your path is blocked, pivot.
Al momento stiamo lavorando con dei dottori della UCSF ed ingegneri della John Hopkins, e stiamo costruendo un robot specializzato, con diverse articolazioni che permettono di inserire gli aghi da infinite angolazioni diverse. E come potete vedere qui, riescono a evitare gli organi delicati e arrivare comunque nei punti interessati. Quindi, mettendo in dubbio, il presupposto che tutti gli aghi debbano essere paralleli, da questo progetto ho imparato una lezione importante: nel dubbio,
And the last project also has to do with medical robotics. And this is something that's grown out of a system called the da Vinci surgical robot. And this is a commercially available device. It's being used in over 2,000 hospitals around the world. The idea is it allows the surgeon to operate comfortably in his own coordinate frame. Many of the subtasks in surgery are very routine and tedious, like suturing, and currently, all of these are performed under the specific and immediate control of the surgeon. So the surgeon becomes fatigued over time. And we've been wondering, what if we could program the robot to perform some of these subtasks, and thereby free the surgeon to focus on the more complicated parts of the surgery, and also cut down on the time that the surgery would take if we could get the robot to do them a little bit faster?
se il sentiero è bloccato, giragli intorno. Anche l'ultimo progetto ha a che fare con la robotica medica. Nasce da un sistema chiamato robot chirurgico da Vinci, un dispositivo in commercio. È stato usato in più di 2000 ospedali in tutto il mondo: l'idea di base è permettere al chirurgo di operare comodamente nel suo sistema di riferimento, ma molti dei compiti minori in chirurgia, come la sutura, sono monotoni e ripetitivi, e oggi sono tutti compiuti sotto controllo diretto ed esclusivo del chirurgo, che col passare del tempo si affatica. Ci siamo chiesti se fosse possibile programmare il robot per fargli compiere alcuni compiti minori, permettendo al chirurgo di concentrarsi sulle parti più complesse dell'operazione e ridurre inoltre i tempi in sala operatoria, nel caso in cui il robot compiesse queste attività un po' più velocemente.
Now, it's hard to program a robot to do delicate things like this. But it turns out my colleague Pieter Abbeel, who's here at Berkeley, has developed a new set of techniques for teaching robots from example. So he's gotten robots to fly helicopters, do incredibly interesting, beautiful acrobatics, by watching human experts fly them. So we got one of these robots. We started working with Pieter and his students. And we asked a surgeon to perform a task -- with the robot. So what we're doing is asking the surgeon to perform the task, and we record the motions of the robot.
È difficile programmarli a svolgere attività delicate come questa, ma il mio collega, Pieter Abbeel, che lavora qui a Berkeley, ha sviluppato una nuova serie di tecniche per insegnare ai robot tramite l'esempio. È riuscito a far loro pilotare elicotteri, anche con acrobazie incredibilmente interessanti e belle, solamente tramite l'osservazione di piloti esperti. Ci siamo quindi procurati uno di questi robot, abbiamo iniziato a lavorare con Peter e i suoi studenti, e abbiamo chiesto a un chirurgo di eseguire un compito tramite il robot: dopodiché, noi chiediamo al robot di eseguire il compito,
So here's an example. I'll use tracing out a figure eight as an example. So here's what it looks like when the robot -- this is what the robot's path looks like, those three examples. Now, those are much better than what a novice like me could do, but they're still jerky and imprecise.
e registriamo i suoi movimenti. Ecco un esempio. Userò il numero otto, disegnando il numero otto come esempio. Ecco cosa appare quando il robot - ecco cosa ha tracciato il robot, in questi tre esempi. Sono molto meglio di quelli che farebbe un principiante come me, ma sono comunque imprecisi e irregolari.
So we record all these examples, the data, and then go through a sequence of steps. First, we use a technique called dynamic time warping from speech recognition. And this allows us to temporally align all of the examples. And then we apply Kalman filtering, a technique from control theory, that allows us to statistically analyze all the noise and extract the desired trajectory that underlies them. Now we take those human demonstrations -- they're all noisy and imperfect -- and we extract from them an inferred task trajectory and control sequence for the robot. We then execute that on the robot, we observe what happens, then we adjust the controls, using a sequence of techniques called iterative learning. Then what we do is we increase the velocity a little bit. We observe the results, adjust the controls again, and observe what happens. And we go through this several rounds.
Quindi registriamo tutti questi esempi, i dati, e poi eseguiamo una serie di fasi. In primis, usiamo una tecnica chiamata curvatura spazio-temporale dinamica proveniente dal riconoscimento vocale, così da allineare provvisoriamente tutti gli esempi, dopodiché applichiamo il filtro di Kalman, una tecnica che proviene dalla teoria dei controlli, che ci permette di analizzare statisticamente tutto il rumore ed estrarne la traiettoria desiderata che ne è alla base. Dopodiché prendiamo le dimostrazioni umane, tutte rumorose e imperfette, e ne estraiamo una traiettoria dedotta del compito e la sequenza di controllo del robot. Poi lo eseguiamo sul robot, osserviamo cosa succede, e sistemiamo i controlli usando una sequenza di tecniche chiamate apprendimento iterativo. Dopodiché aumentiamo un po' la velocità, osserviamo i risultati, sistemiamo di nuovo i controlli, e osserviamo cosa succede. Ripetiamo il tutto diverse volte,
And here's the result. That's the inferred task trajectory, and here's the robot moving at the speed of the human. Here's four times the speed of the human. Here's seven times. And here's the robot operating at 10 times the speed of the human. So we're able to get a robot to perform a delicate task like a surgical subtask, at 10 times the speed of a human. So this project also, because of its involved practicing and learning, doing something over and over again, this project also has a lesson, which is: if you want to do something well, there's no substitute for practice, practice, practice.
ed ecco il risultato. Questa è la traiettoria del compito, ed ecco il robot che si muove a velocità umana. Qui a quattro volte la velocità umana, qui a sette volte. Ed ecco il robot che opera a dieci volte la velocità umana. Quindi siamo in grado di far compiere ad un robot un compito delicato, come un'attività chirurgica minore, a dieci volte la velocità umana. Questo progetto, grazie all'esercizio che richiede e all'apprendimento, al fare una cosa ripetutamente, insegna una lezione, ossia: se desideri fare bene qualcosa, non si scappa: devi fare esercizio, esercizio, esercizio.
So these are four of the lessons that I've learned from robots over the years. And the field of robotics has gotten much better over time. Nowadays, high school students can build robots, like the industrial robot my dad and I tried to build.
Ecco dunque quattro lezioni che ho imparato dai robot negli anni, e il campo della robotica è migliorato molto nel tempo. Oggi uno studente delle superiori può costruire robot simili a quello industriale che provai a costruire con mio padre.
But, it's very -- now ... And now, I have a daughter, named Odessa. She's eight years old. And she likes robots, too. Maybe it runs in the family.
E ora ho una figlia, che si chiama Odessa. Ha otto anni, e anche a lei piacciono i robot. Dev'essere genetico. (Risate)
(Laughter)
Vorrei tanto che avesse potuto conoscere mio padre.
I wish she could meet my dad. And now I get to teach her how things work, and we get to build projects together. And I wonder what kind of lessons she'll learn from them.
E ora sono io ad insegnarle come funzionano le cose, Insieme elaboriamo dei progetti, e mi chiedo quali lezioni ne trarrà.
Robots are the most human of our machines. They can't solve all of the world's problems, but I think they have something important to teach us. I invite all of you to think about the innovations that you're interested in, the machines that you wish for. And think about what they might be telling you. Because I have a hunch that many of our technological innovations, the devices we dream about, can inspire us to be better humans.
I robot sono le più umane tra le nostre macchine. Non possono risolvere tutti i problemi del mondo, ma credo che abbiano qualcosa di importante da insegnarci. Vi invito tutti a pensare alle innovazioni a cui siete interessati, alle macchine che desiderate, e a pensare a cosa potrebbero dirvi, perché ho il presentimento che molte delle nostre innovazioni tecnologiche, i dispositivi che sogniamo, possano ispirarci ad essere essere umani migliori.
Thank you.
Grazie. (Applausi)
(Applause)