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.
Vào những ngày đầu sau khi tốt nghiệp, tôi tham gia một chuyến lặn ống thở ngoài khơi Bahamas. Tôi chưa từng bơi ngoài biển xa bao giờ nên cũng có chút sợ hãi. Điều tôi nhớ nhất là, khi chúi đầu xuống dưới nước và vật lộn để thở với chiếc ống lặn, một đàn cá sọc vàng đen lớn lao thẳng vào tôi ... và tôi chỉ biết đứng đơ ra. Rồi bỗng nhiên, như thay đổi suy nghĩ, chúng lao thẳng tới tôi rồi đột ngột rẽ sang phải và đi ngay quanh tôi. Tôi hoàn toàn bị mê hoặc. Có lẽ nhiều bạn cũng có trải nghiệm như thế. Dĩ nhiên, chúng có màu sắc và vẻ đẹp, tuy nhiên, còn có cả sự đồng nhất đáng kinh ngạc, cứ như đó không phải là hàng trăm con cá mà là một thực thể với một bộ não tập thể duy nhất đưa ra quyết định. Khi nhìn lại, tôi nghĩ trải nghiệm đó đã thực sự khiến tôi quyết định sự nghiệp mà mình sẽ theo đuổi.
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.
Tôi là một nhà khoa học máy tính, và làm về lĩnh vực trí tuệ nhân tạo (AI). Chủ đề chính trong AI đó là có thể hiểu được trí tuệ bằng cách tạo ra hệ thống máy tính biểu hiện trí tuệ theo cách mà ta thấy trong tự nhiên. Hiện nay, góc nhìn phổ biến về AI chủ yếu đến từ khoa học viễn tưởng và phim ảnh, và tôi là một fan lớn của Star Wars. Nhưng nó chỉ là góc nhìn chủ yếu từ con người về trí tuệ. Khi nghĩ về một đàn cá, hay về một bầy chim sáo, ta có cảm giác nó là một kiểu trí tuệ hoàn toàn khác. Lý do đầu tiên là, mỗi con cá rất nhỏ bé so với kích thước của cả một tập thể, nên có vẻ như mỗi cá thể này sẽ có tầm nhìn rất hạn chế về những gì đang diễn ra, và trí tuệ dường như không chỉ là với cá nhân mà bằng cách nào đó là một phần của cả nhóm.
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.
Thứ hai, và cũng là thứ khiến tôi ấn tượng nhất, đó là khi biết rằng không hề có lãnh đạo điều hành đàn cá này. Thay vào đó, hành vi suy nghĩ tập thể đầy ấn tượng này xuất hiện thuần từ sự tương tác của con này với một con khác. Bằng cách nào đó, có những sự tương tác hay những quy tắc cam kết giữa những con cá gần nhau khiến mọi thứ hoạt động hiệu quả.
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?
Do đó, câu hỏi dành cho AI trở thành, những quy luật cam kết nào dẫn tới loại trí tuệ này, và liệu ta có thể mô phỏng chúng?
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.
Đó chính là thứ mà tôi và đội ngũ đang nghiên cứu trong phòng thí nghiệm. Chúng tôi nghiên cứu trên lý thuyết, nhìn nó qua hệ thống quy tắc trừu tượng và nghĩ về các thuật toán đằng sau. Chúng tôi cũng thông qua sinh học, hợp tác chặt chẽ với các nhà thực nghiệm. Nhưng hầu hết, là thông qua robot, chúng tôi cố gắng tạo ra một hệ thống tập thể của chính mình có thể làm những thứ như trong tự nhiên, hay ít nhất là cố làm.
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.
Một trong những nhiệm vụ đầu tiên của chúng tôi trong kế hoạch này là tạo ra một tập đoàn một ngàn con robot. Những con robot rất đơn giản, nhưng được lập trình để thể hiện trí tuệ tập thể, và đó là thứ chúng tôi có thể làm. Một con robot đơn lẻ sẽ như thế này. khá nhỏ, cỡ một đồng 25 xu, và bạn có thể lập trình cho nó di chuyển, nhưng nó cũng có thể giao tiếp không dây với những con robot khác, và đo khoảng cách giữa chúng. Bây giờ, chúng tôi có thể bắt đầu lập trình chính xác sự tương tác, quy luật cam kết giữa các thành viên. Một khi có hệ thống này, chúng ta có thể bắt đầu lập trình nhiều dạng quy luật cam kết có thể thấy trong tự nhiên.
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.
Ví dụ, sự đồng bộ hóa tự nhiên, cách mà các khán giả vỗ tay và bỗng nhiên bắt đầu vỗ tay cùng nhịp, những con đom đóm phát sáng cùng nhau. Ta có thể lập trình những quy tắc hình thành khuôn mẫu, cách các tế bào trong một mô xác định vai trò mà chúng sẽ đảm nhiệm và tạo nên các khuôn mẫu cho cơ thể chúng ta. Ta có thể lập trình quy tắc cho sự di cư, bằng cách này, ta thực sự học hỏi từ các quy luật tự nhiên.
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.
Nhưng còn có thể tiến một bước xa hơn thế. Ta có thể lấy những quy luật học từ tự nhiên kết hợp và tạo ra những hành vi tập thể hoàn toàn mới của chính mình.
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.
Ví dụ, tưởng tượng bạn có hai kiểu quy tắc khác nhau. Quy tắc thứ nhất là về chuyển động: một robot có thể di chuyển xung quanh những con robot bất động khác. Quy tắc thứ hai là về khuôn mẫu: một robot sẽ nhận màu dựa vào hai robot gần nhất. Vậy nếu bắt đầu với một nhóm robot nhỏ, hóa ra hai luật lệ này sẽ đủ để nhóm có khả năng tự sắp xếp lại thành một đường thẳng. Và nếu có thêm những quy tắc khuôn mẫu phức tạp hơn, và thiết kế những quy tắc tự sửa lỗi, ta có thể tạo ra những hệ thống tự sắp xếp cực kì phức tạp, và nó sẽ trông như thế này.
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.
Ở đây, bạn sẽ thấy một ngàn con robot hợp tác với nhau để tự sắp xếp ra chữ cái K. Chữ K theo chiều này. Điều quan trọng là không hề có người phụ trách. Mỗi con robot chỉ nói chuyện với một lượng nhỏ robot cạnh chúng, và sử dụng quy tắc chuyển động để di chuyển quanh cấu trúc đang xây dở này để tìm ra vị trí phù hợp dựa trên những nguyên tắc về khuôn mẫu. Mặc dù không một con robot nào làm ra thứ gì hoàn hảo, những quy tắc giúp ta có một tập thể cùng nhau đạt được mục tiêu. Viễn cảnh đấy đang dần trở nên hoàn hảo, bạn bắt đầu cảm thấy chúng không còn là những robot tách biệt mà là một thực thể duy nhất, giống như đàn cá kia.
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.
Đó là những robot và quy tắc cho không gian hai chiều, nhưng ta còn có thể nghĩ về chúng trong không gian ba chiều. Sẽ thế nào nếu tạo ra những robot có thể cùng nhau xây dựng? Chúng ta có thể lấy cảm hứng từ xã hội côn trùng. Hãy nghĩ về các kiến trúc của loài mối hay các đội quân kiến, chúng tạo ra những kiến trúc tổ cực kì phức tạp và ấn tượng từ bùn thậm chí, là từ chính cơ thể chúng. Như hệ thống tôi cho bạn xem trước đó, những côn trùng này cũng có những quy tắc khuôn mẫu giúp chúng xác định thứ sẽ xây dựng, nhưng khuôn mẫu này có thể làm từ côn trùng khác hay từ bùn. Và ta có thể sử dụng ý tưởng giống vậy để tạo ra các quy tắc cho robot.
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.
Ở đây, bạn sẽ thấy những con robot đã được mô phỏng. Chúng sẽ có quy tắc về chuyển động, làm thế nào đi xuyên qua các cấu trúc, tìm vị trí thích hợp cho mình, và có những quy tắc khuôn mẫu để khi nhìn vào một nhóm các khối nó sẽ quyết định đặt khối tiếp theo ở đâu. Với những quy tắc chuyển động cũng như khuôn mẫu đúng đắn, ta có thể có những con robot xây bất kể thứ gì. Dĩ nhiên, ai cũng muốn có một tòa tháp cho riêng mình.
(Laughter)
(Cười)
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.
Vậy một khi có những quy tắc, ta tạo ra những cơ thể cho robot theo quy tắc này. Ở đây, bạn thấy một con robot có thể leo qua các khối, nhưng nó cũng có thể nhấc và di chuyển những khối này và hình thành cái cấu trúc đang được thi hành. Nhưng với những quy tắc này, đây chỉ mới là một dạng robot bạn có thể tưởng tượng ra. Còn có thể tưởng tượng ra nhiều robot với cơ thể khác nữa. Vậy hãy nghĩ về những robot có thể di chuyển các túi cát, giúp ta dựng đê, hãy nghĩ về những robot làm từ vật liệu mềm và hợp tác với nhau để chống đỡ các công trình đã sập. Những quy tắc giống nhau trong những cơ thể khác nhau. Hay là, như nhóm của tôi, bị ám ảnh với những đội quân kiến, và có lẽ một ngày, ta sẽ làm ra các robot trèo lên hầu hết mọi thứ bao gồm cả các thành viên khác trong cùng bộ, và tự sắp xếp lại chính cơ thể mình. Một khi hiểu được những quy tắc, sẽ rất nhiều viễn cảnh về robot trở thành hiện thực.
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.
Trở lại với chuyến lặn đó, ta hiểu được rất nhiều về các quy tắc mà đàn cá sử dụng. Vậy nếu có thể tạo ra các cơ thể tuân theo nó, tương lai, có lẽ tôi và đội ngũ sẽ đi lặn với đàn cá do chính mình tạo ra.
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.
Mỗi hệ thống mà tôi đã cho bạn xem mang chúng ta gần lại với các công cụ toán học và khái niệm để tạo phiên bản sức mạnh tập thể của chính mình và nó mở ra nhiều cách ứng dụng trong tương lai. Hãy nghĩ về các robot xây những hàng rào chống lũ hay những tập đoàn robot ong sẽ giúp thụ phấn cho cây trồng hay những nhóm robot dưới nước giúp giám sát các rặng san hô, hay nếu vươn tới các vì sao, hãy nghĩ về việc lập trình các chòm vệ tinh. Trong mỗi hệ thống đó, việc hiểu được làm thế nào thiết kế những quy tắc cam kết và tạo ra các hành vi tập thể tốt là yếu tố chính để hiện thực hóa những viễn cảnh đó.
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.
Từ nãy đến giờ, tôi đã nói về quy tắc dành cho côn trùng và loài cá và cho những con robot, vậy còn những quy tắc áp dụng cho tập thể loài người? Suy nghĩ cuối cùng tôi muốn gửi lại cho các bạn là khoa học, dĩ nhiên, chính nó là một biểu hiện phi thường của trí tuệ tập thể, nhưng không giống đàn cá tuyệt đẹp mà tôi nghiên cứu, chúng ta còn phải đi một quãng đường dài trên con đường tiến hóa. Do đó, cùng với việc nghiên cứu cải thiện khoa học về tập thể robot, tôi cũng nghiên cứu tạo ra những robot và nghĩ về những quy tắc sẽ cải thiện chính tập thể chúng ta về mặt khoa học. Một câu nói mà tôi rất thích: người làm khoa học sẽ quyết định thành tựu mà khoa học đạt được. Hãy tưởng tượng một xã hội có các quy luật cam kết nơi mỗi đứa trẻ lớn lên đều tin rằng chúng có thể đứng đây và trở thành một chuyên gia công nghệ trong tương lai, hay nơi mà mỗi người lớn đều tin rằng họ không chỉ có khả năng hiểu mà còn có thể thay đổi cách khoa học và công nghệ ảnh hưởng tới cuộc sống của họ mỗi ngày. Một xã hội như thế sẽ trông như thế nào? Tôi tin ta có thể làm được. Tôi tin ta có thể chọn những quy tắc cho mình, và không chỉ thiết kế robot mà ta còn có thể thiết kế chính tập thể loài người, và nếu và khi ta làm được, đó sẽ là điều tuyệt vời.
Thank you.
Xin cảm ơn.
(Applause)
(Vỗ tay)