In my early days as a graduate student, I went on a snorkeling trip off the coast of the Bahamas. I'd actually never swum in the ocean before, so it was a bit terrifying. What I remember the most is, as I put my head in the water and I was trying really hard to breathe through the snorkel, this huge group of striped yellow and black fish came straight at me ... and I just froze. And then, as if it had suddenly changed its mind, came towards me and then swerved to the right and went right around me. It was absolutely mesmerizing. Maybe many of you have had this experience. Of course, there's the color and the beauty of it, but there was also just the sheer oneness of it, as if it wasn't hundreds of fish but a single entity with a single collective mind that was making decisions. When I look back, I think that experience really ended up determining what I've worked on for most of my career.
В первые годы своего студенчества я отправилась плавать с маской и трубкой недалеко от Багамских островов. До этого, на самом деле, я никогда не плавала в океане, поэтому мне было немного страшновато. Что мне запомнилось больше всего, когда я опустила голову в воду и пыталась усердно дышать через трубку, так это огромная стая рыб в жёлто-чёрную полоску, которая плыла прямо на меня... И я просто замерла. И потом, как будто вдруг передумав, стая подплыла ко мне, но вдруг резко свернула вправо и обогнула меня. Это было просто завораживающе. Возможно, многие из вас побывали в такой ситуации. Конечно, я говорю про цвет, про красоту, но также и про единство, как будто это была не сотня рыб, а единое целое с единым коллективным разумом, который принимал решения. Когда я оглядываюсь назад, я думаю, что тот опыт в результате определил мою будущую карьеру.
I'm a computer scientist, and the field that I work in is artificial intelligence. And a key theme in AI is being able to understand intelligence by creating our own computational systems that display intelligence the way we see it in nature. Now, most popular views of AI, of course, come from science fiction and the movies, and I'm personally a big Star Wars fan. But that tends to be a very human-centric view of intelligence. When you think of a fish school, or when I think of a flock of starlings, that feels like a really different kind of intelligence. For starters, any one fish is just so tiny compared to the sheer size of the collective, so it seems that any one individual would have a really limited and myopic view of what's going on, and intelligence isn't really about the individual but somehow a property of the group itself.
Я учёный, и я занимаюсь искусственным интеллектом. И ключевая тема в ИИ — это понимание разума путём создания вычислительных систем, которые демонстрируют разумное поведение, как мы видим его в природе. Самые популярные взгляды на ИИ, конечно, приходят из научной фантастики и кино, и я лично большой поклонник «Звёздных войн». Но там, как правило, крайне человеко-ориентированный вид интеллекта. Когда вы думаете о стае рыб, или когда я думаю о стае скворцов, это похоже на совсем другой вид интеллекта. Во-первых, любая рыба просто крошечная по сравнению с размером целой стаи, поэтому кажется, что у каждой отдельной особи должен быть ограниченный и близорукий взгляд на происходящее, и что интеллект на самом деле присущ не одной особи, а является свойством, принадлежащим всей группе.
Secondly, and the thing that I still find most remarkable, is that we know that there are no leaders supervising this fish school. Instead, this incredible collective mind behavior is emerging purely from the interactions of one fish and another. Somehow, there are these interactions or rules of engagement between neighboring fish that make it all work out.
Во-вторых, и это то, что я всё ещё нахожу наиболее примечательным: мы знаем, что нет лидеров, контролирующих эту рыбную стаю. Вместо этого невероятное поведение коллективного разума возникает исключительно из взаимодействий одной рыбы с другой. Так или иначе, есть такие взаимодействия или правила взаимодействия между соседними рыбами, позволяющие им действовать сообща.
So the question for AI then becomes, what are those rules of engagement that lead to this kind of intelligence, and of course, can we create our own?
Поэтому для ИИ возникает вопрос: что это за правила взаимодействия, приводящие к такому виду интеллекта, и можем ли мы создать свои собственные?
And that's the primary thing that I work on with my team in my lab. We work on it through theory, looking at abstract rule systems and thinking about the mathematics behind it. We also do it through biology, working closely with experimentalists. But mostly, we do it through robotics, where we try to create our own collective systems that can do the kinds of things that we see in nature, or at least try to.
И это основной вопрос, над которым я и моя команда работаем в лаборатории. Мы работаем с помощью теории, глядя на системы абстрактных правил и размышляя о стоящей за всем этим математике. Мы также делаем это с помощью биологии, тесно сотрудничая с экспериментаторами. Но в основном мы используем робототехнику, где мы пытаемся создать наши собственные коллективные системы, которые могут делать то, что мы видим в природе, или по крайней мере приблизиться к этому.
One of our first robotic quests along this line was to create our very own colony of a thousand robots. So very simple robots, but they could be programmed to exhibit collective intelligence, and that's what we were able to do. So this is what a single robot looks like. It's quite small, about the size of a quarter, and you can program how it moves, but it can also wirelessly communicate with other robots, and it can measure distances from them. And so now we can start to program exactly an interaction, a rule of engagement between neighbors. And once we have this system, we can start to program many different kinds of rules of engagement that you would see in nature.
Одной из наших первых задач на пути робототехники было создание нашей собственной колонии из тысячи роботов. Это очень простые роботы, но их можно запрограммировать, чтобы они проявляли коллективный разум, и нам это удалось. Вот так выглядит один робот. Он довольно мал, размером с четвертак, и вы можете программировать его движения, но ещё он может поддерживать беспроводную связь с другими роботами и измерять расстояние до них. Итак, теперь мы можем начать программировать общение, или правила взаимодействия между соседями. И как только мы создадим эту систему, мы можем начать программировать много разных правил взаимодействия, которые вы видите в природе.
So for example, spontaneous synchronization, how audiences are clapping and suddenly start all clapping together, the fireflies flashing together. We can program rules for pattern formation, how cells in a tissue determine what role they're going to take on and set the patterns of our bodies. We can program rules for migration, and in this way, we're really learning from nature's rules.
Так, например, спонтанная синхронизация, когда зрители вдруг начинают хлопать все в едином ритме или светлячки светятся вместе. Мы можем программировать правила формирования объектов, подобно тому как клетки в ткани определяют, какую роль они возьмут на себя, и формируют наши тела. Мы можем программировать правила миграции, и таким образом мы действительно учимся у природы.
But we can also take it a step further. We can actually take these rules that we've learned from nature and combine them and create entirely new collective behaviors of our very own.
Но мы можем пойти ещё дальше. Мы можем принять правила, которые узнали от природы, объединить их и создать совершенно новое коллективное поведение согласно нашей модели.
So for example, imagine that you had two different kinds of rules. So your first rule is a motion rule where a moving robot can move around other stationary robots. And your second rule is a pattern rule where a robot takes on a color based on its two nearest neighbors. So if I start with a blob of robots in a little pattern seed, it turns out that these two rules are sufficient for the group to be able to self-assemble a simple line pattern. And if I have more complicated pattern rules, and I design error correction rules, we can actually create really, really complicated self assemblies, and here's what that looks like.
Так, например, представьте, что у вас два разных типа правил. Итак, первое правило — это правило движения, где движущийся робот может двигаться вокруг других стационарных роботов. Второе правило — это правило шаблона, где робот меняет цвет на основе цветов двух ближайших соседей. Если я начну с того, что просто задам роботам какие-то позиции, оказывается, этих двух правил достаточно, чтобы группа могла сама выстроиться в линию. А если у меня более сложные правила шаблонов и я разработаю правила исправления ошибок, то мы сможем создать очень сложные модели самосборки. Вот как это выглядит.
So here, you're going to see a thousand robots that are working together to self-assemble the letter K. The K is on its side. And the important thing is that no one is in charge. So any single robot is only talking to a small number of robots nearby it, and it's using its motion rule to move around the half-built structure just looking for a place to fit in based on its pattern rules. And even though no robot is doing anything perfectly, the rules are such that we can get the collective to do its goal robustly together. And the illusion becomes almost so perfect, you know -- you just start to not even notice that they're individual robots at all, and it becomes a single entity, kind of like the school of fish.
Здесь вы видите тысячу роботов, работающих вместе над созданием буквы «К». «К» лежит горизонтально. И главное, никто не управляет этим процессом. Любой робот взаимодействует только с небольшим числом роботов рядом с ним, он использует своё правило движения, перемещаясь по полупостроенной структуре, просто ища себе место, основываясь на правилах и образцах. И хотя ни один из роботов не делает ничего идеально, правила таковы, что мы можем заставить коллектив достигнуть цели надёжно и вместе. И возникает иллюзия, понимаете — вы просто перестаёте совсем замечать, что это отдельные роботы, они становятся единым целым, как стая рыб.
So these are robots and rules in two dimensions, but we can also think about robots and rules in three dimensions. So what if we could create robots that could build together? And here, we can take inspiration from social insects. So if you think about mound-building termites or you think about army ants, they create incredible, complex nest structures out of mud and even out of their own bodies. And like the system I showed you before, these insects actually also have pattern rules that help them determine what to build, but the pattern can be made out of other insects, or it could be made out of mud. And we can use that same idea to create rules for robots.
Итак, это роботы и их правила в двух измерениях, но мы также можем придумать роботов и правила в трёх измерениях. Что, если бы мы могли создавать роботов, которые умели бы строить? Здесь мы можем найти вдохновение у социальных насекомых. Вспомните о термитах-строителях или о кочевых муравьях, которые создают невероятные, сложные по структуре гнёзда из грязи и даже из собственных тел. И как система, которую я показала вам раньше, эти насекомые на самом деле также имеют свои правила и образцы, которые помогают определить, что строить, но образец может состоять из других насекомых или из грязи. И мы можем использовать ту же идею для создания правил для роботов.
So here, you're going to see some simulated robots. So the simulated robot has a motion rule, which is how it traverses through the structure, looking for a place to fit in, and it has pattern rules where it looks at groups of blocks to decide whether to place a block. And with the right motion rules and the right pattern rules, we can actually get the robots to build whatever we want. And of course, everybody wants their own tower.
Здесь вы видите имитацию нескольких таких роботов. Такой робот знает правило движения, то есть как пройти через структуру в поиске подходящего места для себя, и он знает правило, по которому, глядя на группы кубиков, он решит, нужно ли размещать кубик именно там. И с подходящими правилами движения и образцами, мы можем фактически заставить роботов строить всё, что захотим. И, конечно, все хотят собственную башню.
(Laughter)
(Смех)
So once we have these rules, we can start to create the robot bodies that go with these rules. So here, you see a robot that can climb over blocks, but it can also lift and move these blocks and it can start to edit the very structure that it's on. But with these rules, this is really only one kind of robot body that you could imagine. You could imagine many different kinds of robot bodies. So if you think about robots that maybe could move sandbags and could help build levees, or we could think of robots that built out of soft materials and worked together to shore up a collapsed building -- so just the same kind of rules in different kinds of bodies. Or if, like my group, you are completely obsessed with army ants, then maybe one day we can make robots that can climb over literally anything including other members of their tribe, and self-assemble things out of their own bodies. Once you understand the rules, just many different kinds of robot visions become possible.
Как только у нас есть эти правила, можно начинать создание роботов, которые работают по ним. Итак, вы видите робота, который может взбираться по кубикам, но он также может поднимать и перемещать эти кубики, и он может изменять объект, на котором находится. Но с такими правилами можно представить себе только один вид робота. А ведь можно представить много разных видов роботов. Можно представить роботов, которые могли бы перемещать мешки с песком и помогать строить дамбы, или мы могли бы придумать роботов, сделанных из мягких материалов, работающих вместе, укрепляя рухнувшее здание, — то есть одни и те же правила, но для разных типов роботов. Или если, как и моя группа, вы полностью одержимы бродячими муравьями, возможно, однажды мы сделаем роботов, преодолевающих любые препятствия, включая своих собратьев, и собирающих объекты из себя самих. Как только вы понимаете правила, становится возможным создание большого разнообразия видов роботов.
And coming back to the snorkeling trip, we actually understand a great deal about the rules that fish schools use. So if we can invent the bodies to go with that, then maybe there is a future where I and my group will get to snorkel with a fish school of our own creation.
И, возвращаясь к плаванию с маской и трубкой, мы действительно многое понимаем в правилах, которыми пользуются стаи рыб. И если мы сможем придумать подходящую для этого форму тела, то, возможно, есть будущее, в котором моей группе удастся поплавать со стаей рыб собственного производства.
Each of these systems that I showed you brings us closer to having the mathematical and the conceptual tools to create our own versions of collective power, and this can enable many different kinds of future applications, whether you think about robots that build flood barriers or you think about robotic bee colonies that could pollinate crops or underwater schools of robots that monitor coral reefs, or if we reach for the stars and we thinking about programming constellations of satellites. In each of these systems, being able to understand how to design the rules of engagement and being able to create good collective behavior becomes a key to realizing these visions.
Каждая из систем, которую я вам показала, приближает нас к математическим и концептуальным инструментам для создания собственной версии коллективной силы, и это можно будет применить в разных формах — роботы, которые строят барьеры от наводнений, или роботизированные пчелиные колонии, опыляющие урожаи, или подводные стаи роботов, присматривающие за коралловыми рифами, или, достигнув звёзд, мы задумаемся о программировании созвездий спутников. В каждой из этих систем способность понимать, как разработать правила взаимодействия, и умение создавать слаженное коллективное поведение становятся ключами к реализации этих идей.
So, so far I've talked about rules for insects and for fish and for robots, but what about the rules that apply to our own human collective? And the last thought that I'd like to leave you with is that science is of course itself an incredible manifestation of collective intelligence, but unlike the beautiful fish schools that I study, I feel we still have a much longer evolutionary path to walk. So in addition to working on improving the science of robot collectives, I also work on creating robots and thinking about rules that will improve our own scientific collective. There's this saying that I love: who does science determines what science gets done. Imagine a society where we had rules of engagement where every child grew up believing that they could stand here and be a technologist of the future, or where every adult believed that they had the ability not just to understand but to change how science and technology impacts their everyday lives. What would that society look like? I believe that we can do that. I believe that we can choose our rules, and we engineer not just robots but we can engineer our own human collective, and if we do and when we do, it will be beautiful.
Итак, до сих пор я говорила о правилах для насекомых, рыб и роботов, но как насчёт правил, применимых к человеческому коллективу? И последняя мысль, с которой я хочу вас оставить, — это что сама наука, конечно же, являет собой невероятное проявление коллективного разума, но в отличие от красивых стай рыб, которых я изучаю, я чувствую, что перед нами ещё очень длинный эволюционный путь. Поэтому помимо работы над улучшением науки о сообществах роботов, я также работаю над созданием роботов и правил, которые улучшат наше собственное научное общество. Мне нравится одно высказывание: кто занимается наукой, тот решает, что она делает. Представьте себе общество, где были бы правила, при которых каждый ребёнок рос, веря, что он может быть на моём месте, может стать технологом будущего, или где каждый взрослый считал бы, что он обладает способностью не просто понять, но и изменить то, как наука и техника влияет на их повседневную жизнь. Как бы выглядело это общество? Я верю, что это возможно. Я верю, что мы можем выбирать правила и создавать не только роботов, но и наш человеческий коллектив, и когда мы этого достигнем, это будет прекрасно.
Thank you.
Спасибо.
(Applause)
(Аплодисменты)