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.
Я знаю, что это прозвучит странно, но я считаю, что роботы могут научить нас человечности. Я вырос в Бетлехеме, штат Пенсильвания, где находится Бетлехемский сталелитейный завод. Мой отец был инженером, и в процессе моего взросления он показывал мне, как устроен мир. Мы вместе работали над разными проектами: игрушечными ракетами или моделями автомобилей. Вот карт, который мы вместе собрали. Я за рулём, моя сестра и мой лучший друг. Однажды отец пришёл домой, мне тогда было около десяти лет, и за ужином объявил, что следующим нашим проектом станет робот.
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.
Робот! Я был в восторге, потому что в школе учился парень по имени Кевин, который все время донимал меня, так как я был единственным евреем в классе. Я не мог дождаться начала проекта, мне очень хотелось познакомить Кевина с моим роботом. (Смех)
(Laughter)
(Robot noises)
(Механические звуки)
(Laughter)
But that wasn't the kind of robot my dad had in mind.
Но не о таком роботе говорил мой отец,
(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.
Его компания занималась хромированием, и им приходилось перемещать тяжёлые стальные детали между баками с химикатами. Отцу нужен был промышленный робот, который мог бы поднимать тяжёлые предметы.
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.
Но даже такого робота нам создать не удалось. Мы работали над ним несколько лет, но это были 1970 годы, и технологии ещё не были в свободном доступе. Папе пришлось продолжать всё делать вручную, и несколько лет спустя ему диагностировали рак.
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.
Тот робот, над которым мы работали, мог бы не просто поднимать тяжести вместо отца, но и уберечь его от контакта с токсичными химикатами. Тогда он этого не понимал, и заработал лейкемию. Он умер в 45 лет. Для меня это было ударом. Я не смог забыть робота, которого мы пытались создать. Я решил учиться конструированию, и продолжить дело отца. Я поступил в университет Карнеги-Меллона, и защитил докторскую по робототехнике. С тех пор я изучаю роботов.
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.
Я хочу рассказать вам о четырёх проектах, связанных с роботами, и о том, чему они меня научили. В 1993 я был молодым профессором университета Южной Калифорнии, я создавал свою лабораторию по робототехнике. В тот же год был создан интернет. Мои студенты рассказали мне об этом открытии. Это было невероятно. Мы стали собирать идеи, и в тот же день мы поняли, что можно создать универсальный интерфейс, который позволит любому человеку управлять роботом в нашей лаборатории.
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.
Вместо создания робота-бойца, или промышленного робота, мы создали клумбу, посадили робота в её центр, и назвали это «Телесад». Мы прикрепили камеру к зажиму, установленному на руке робота, и написали скрипты и программу, с помощью которой любой человек может подключиться и, щёлкая на картинки на экране, передвигать робота и рассматривать сад. Кроме того, мы создали программу, которая позволяла удалённо поливать сад. После нескольких поливов, пользователям предлагалось посадить семя.
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.
Это было инженерным проектом, мы опубликовали несколько статей по системному дизайну этого робота, но он воспринимался больше как предмет искусства. Спустя год австрийский музей электроники предложил установить наш Телесад у себя в лобби. Я горжусь тем, что проект оставался онлайн 24 часа в сутки в течение 9 лет. Этим роботом управляло наибольшее количество людей в истории робототехники.
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.
Однажды мне неожиданно позвонил студент, который задал простой, но мудрый вопрос. «Этот робот настоящий?» Все остальные не сомневались в его реальности, и мы знали это, ведь мы над ним работали. Но я понял, о чем он говорит, ведь можно было разместить несколько фотографий садовых цветов в системе так, чтобы казалось, что есть робот, даже если бы его на самом деле не существовало. Чем больше я об этом думал, тем сложнее было доказать, что робот существует.
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."
Как раз в это время я получил должность в университете Беркли, где я встретил Хьюберта Дрейфуса, всемирно известного профессора философии. Я рассказал ему эту историю, и он ответил: «Это одна из древнейших и сложнейших проблем философии. Она обращается к скептицизму и работам Рене Декарта. Это вопрос эпистемологии, учения о том, как распознать правду».
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.
Мы начали работать вместе и создали новый термин: «телепистемология», учение о распознании правды на расстоянии. Мы пригласили лучших художников, инженеров и философов, чтобы они написали об этом, и результаты нашей работы собраны в этой книге. Благодаря студенту, который усомнился в том, в чем другие были уверенны, я усвоил одну очень важную истину: «Подкрепляй предположения фактами».
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?
Второй проект, о котором я расскажу, был следствием Телесада. В процессе работы мои студенты увлеклись тем, как люди взаимодействовали друг с другом и что они делали в саду. Мы задумались — что если вывести робота из сада и поместить его в другую, более интересную обстановку? Например, отправить его на ужин в Белый Дом. (Смех)
(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.
Нас больше интересовал дизайн системы и пользовательский интерфейс, а не техника, мы решили, что будет интереснее вместо замены человека роботом, заменить робота человеком. Мы назвали это «Телеактёр».
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."
Мы нашли девушку, очень общительную и дружелюбную, надели на неё шлем оснащённый специальным оборудованием, камерами и микрофонами, а в рюкзак встроили беспроводной интернет. Мы поместили её в интересную ситуацию, чтобы пользователи могли через Интернет переживать то, что переживает она, и видеть то, что видит она, и самое главное — они моги участвовать, взаимодействовать друг с другом, чтобы влиять на её поступки и передвижения, и передавать свои идеи Телеактёру. Нам представилась возможность отправить Телеактёра на вручение премии Вэбби в Сан Франциско. [премия за лучшие интернет-проекты] В тот год ведущим был Сэм Дональдсон, Перед началом шоу у меня было полминуты, чтобы объяснить ему суть эксперимента, я сказал: «Телеактёр выйдет к Вам на сцену, это новый экспериментальный проект, люди следят за ней через интернет, у неё установлены камеры и микрофоны, а в ушах у неё наушники-передатчики, и люди через интернет советуют ей, что делать дальше». А он ответил: «Погоди-ка, ты только что описал меня». (Смех)
(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.
Ему понравилась наша идея, и когда Телеактёр вышла на сцену, она подошла и поцеловала его
(Laughter)
прямо в губы. (Смех)
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.
Мы были в шоке. Никто не думал, что такое произойдёт. Он молодец, крепко обнял её, смотрелось это отлично. Позже, когда мы убирали оборудование, я спросил Телеактёра, как пользователи решили, что она должна поцеловать Дональдсона. Она ответила, что они не решали. Когда она уже выходила на сцену, они все ещё не могли решить, что ей делать, так что она просто вышла и сделала то,
(Laughter)
что показалось естественным. (Смех)
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.
Её успех в тот вечер был обусловлен её артистизмом. Она доверилась своим инстинктам, а я вынес ещё один важный урок: «Не знаешь, что делать — импровизируй». (Смех)
(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?
Третий проект вырос из моих переживаний тех времён, когда отец лежал в больнице. Он проходил лечение, химиотерапию, а также другой тип, брахитерапию, когда крошечные радиоактивные частицы внедряются в тело, чтобы способствовать лечению опухоли. На схеме вы видите, как это происходит: хирурги вставляют в тело иглы, чтобы внедрить радиоактивные частицы, и иглы все вставляются параллельно. Часто бывает, что иглы задевают чувствительные органы и повреждают их, приводя к травмам и побочным эффектам. Мы со студентами задумались, можно ли изменить систему так, чтобы иглы вставлялась под разными углами.
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.
Мы создали модель и несколько оптимизированных алгоритмов, чтобы было видно, как можно избежать поражения чувствительных органов, при этом обработав радиацией опухоль.
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.
Мы сотрудничали с докторами Калифорнийского Университета и инженерами из университета Джона Хопкинса. Мы создали робота, основой строения которого стали шарниры, которые позволили иглам проникать в тело под разными углами, на схеме видно, что чувствительные органы не затронуты, и при этом иглы проникают в опухоль. Оспорив убеждение, что иглы должны быть параллельны, этот проект преподал мне ещё один важный урок:
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?
преграды на пути можно обойти. Четвёртый проект тоже относится к медицине. Он развился из системы «хирургический робот да Винчи». Этот прибор доступен на широком рынке. Он используется в более чем 2 000 больницах по всему миру. Он позволяет хирургу спокойно оперировать с помощью робота. Многие мелкие действия в хирургии довольно скучны и рутинны, например, наложение швов, и сейчас они выполняются под внимательным контролем хирурга. Хирург постоянно сосредоточен. Мы задались вопросом, возможно ли запрограммировать робота так, чтобы он мог сам выполнять мелкие задачи, тем самым освободив хирургов для более сложных хирургических действий, а также сократить время операции, научив робота действовать быстро.
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.
Сложно обучить робота таким изящным действиям, но мой коллега, Питер Аббель, работающий в Беркли, разработал систему обучения роботов по определённому образцу. Он научил роботов водить вертолёты, совершая невероятные воздушные трюки, по образцу людей-пилотов. У нас был один из этих роботов. Мы с Питером и его студентами приступили к работе и попросили хирурга продемонстрировать определённую процедуру, робот под руководством хирурга совершает действие,
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.
и мы записываем его движения. Например, знак бесконечности. Написание знака бесконечности. Вот так выглядит написание бесконечности, совершённое роботом, эти три образца. Если бы я сел за аппарат, у меня получилось бы ещё хуже, но всё же они кривоваты.
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.
Мы записали эти образцы в базу данных, затем проследили последовательность действий. Сначала мы применили динамическую деформацию шкалы времени с распознаванием речи, что позволило временно выровнять образцы, а дальше мы применили фильтр Кальмана, технику из теории управления, чтобы статистически проанализировать колебания и вывести нужную траекторию, уменьшающую их. То есть мы берём искажённые образцы, созданные человеком, вычисляем траекторию движения и создаём последовательность действий робота. Дальше мы тестируем её при помощи робота и смотрим на результат. Подгоняем движения с помощью техники итеративного обучения. Потом увеличиваем скорость. Смотрим на результат, снова подгоняем скрипт и снова смотрим на результат. После нескольких попыток
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.
мы получаем конечный результат. Это конечная траектория движений, выполняемая роботом со скоростью человека. Эта выполнена в четыре раза быстрее человека. В семь раз быстрее. Вот работа робота в десять раз превышающая скорость человека. Мы сумели научить робота выполнять такую тонкую работу, как хирургическая процедура, в 10 раз быстрее человека. Благодаря постоянной проработке и обучению, повторению действий, этот проект вывел ещё один важный урок — если хочешь добиться успеха, придётся много тренироваться.
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.
Этим четырём истинам я учился у роботов много лет, и со временем сфера робототехники сильно эволюционировала. Сегодня школьники могут создать робота, которого нам с отцом сделать не удалось.
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.
У меня есть дочь, её зовут Одесса. Ей восемь лет, и она тоже любит роботов. Наверное, это семейное. (Смех)
(Laughter)
Я бы хотел познакомить её с моим отцом.
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.
Теперь я учу её, как устроен мир, мы вместе работаем над проектами. Интересно, чему она научится у роботов.
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.
Роботы наиболее человечные из всех механизмов. Они не решат мировые проблемы, но они могут многому нас научить. Я предлагаю всем вам подумать о технологиях, которые вам интересны, о механизмах, о которых вы мечтаете, подумайте о том, какой они несут смысл. Я подозреваю, что многие наши высокие технологии, устройства нашей мечты, могут научить нас быть лучше.
Thank you.
Спасибо. (Аплодисменты)
(Applause)