Ken Goldberg : Les 4 leçons que nous apprenent les robots sur l'humanité

Je sais que cela va vous paraître étrange, mais je pense que les robots peuvent nous apprendre à être plus humain. Par exemple, j'ai grandi à Bethlehem, en Pennsylvanie, la source de l'acier de Bethlehem. Mon pere était ingénieur, et en grandissant, il m'apprenait comment les choses marchaient. Nous montions des projets ensemble, comme des modèles de fusées ou de petites voitures. Voici le kart que nous avons construit ensemble. C'est moi qui tiens le volant, avec ma soeur et mon meilleur ami de l'époque, et un jour, il rentra à la maison, j'avais dans les 10 ans, et pendant le dîner, il annonça que pour notre prochain projet, nous allions construire un robot.

Un Robot. Là, j'étais excité par ce projet, parce qu'à l'école, il y avait un petit tyran qui s'appelait Kevin, et il s'en prenait à moi parceque j'étais le seul enfant juif de la classe. Donc j'étais impatient de commencer ce projet pour que Kevin puisse faire la connaissance de mon robot. (Rires) (Sons de robot)

Mais ce n'était pas ce genre de robot auquel pensait mon père. En fait, il avait une entreprise faisant du plaquage de chrome, et ils devaient déplacer de lourdes pièces métalliques entre des cuves chimiques, et donc il avait besoin d'un robot industriel comme celui-ci qui pouvait simplement soulever de lourdes charges.

Mais mon père n'a pas eu le robot qu'il voulait non plus. Lui et moi avons travaillé dessus pendant plusieurs années, mais c'était dans les années 70, et la technologie qui était disponible pour les amateurs n'était pas encore suffisante. Donc mon père continuait à faire le travail du robot manuellement, et quelques années plus tard, il a été diagnostiqué d'un cancer.

Vous voyez, ce que le robot que nous essayions de construire lui disait ne concernait pas le transport d'objets lourds. C'était un avertissement contre l'exposition aux produits chimiques. Il ne s'était pas rendu compte de cela à l'époque, et il a contracté une leucémie, et est mort à 45 ans. Cela m'a démoli, et je n'ai jamais oublié le robot que lui et moi avions essayé de construire. Quand je suis allé à l'université, j ai décidé d'étudier l'ingénierie comme lui. Et je suis allé à Carnegie Mellon et j'ai obtenu un doctorat en robotique. J'ai étudié les robots depuis ce jour-là.

Donc ce dont j'aimerais vous parler c'est de 4 projets de robotique, et de comment ils m'ont aidé à devenir plus humain. En 1993, j'étais un jeune professeur à USC, et j'étais juste en train de construire mon propre laboratoire de robotique, et ce fut l'année où Internet est apparu. Et je me rappelle que mes étudiants étaient ceux qui m'en ont parlé, and nous étions juste stupéfaits. Nous avons commencé à jouer avec, et cet après-midi là, nous avons réalisé que nous pourrions utiliser ce nouvel interface universel pour permettre à qui que ce soit dans le monde de faire fonctionner un robot dans notre labo.

Donc, plutôt que d'avoir un robot de combat ou pour des tâches industrielles, nous avons décidé de construire une plantation, de mettre le robot au centre, et nous l'avons appelé le Téléjardin. Et nous avions mis une caméra dans la pince de la main du robot, et avions écrit quelques commandes et un logiciel spécial de sorte que n'importe qui dans le monde puisse entrer et juste en cliquant sur l'écran puisse bouger le robot et visiter le jardin. Mais on avait aussi permis, installé d'autres logiciels qui vous laissaient particper et nous aider à arroser le jardin à distance, et si vous arrosiez le jardin plusieurs fois, nous vous donnions vos propres graines à planter.

Donc, c'était le projet, un projet d'ingénieurs, et nous avons publié quelques articles à propos du design, du design du système, mais on a aussi pensé à lui comme à une installation d'une oeuvre d'art. Il a été invité après la première année, par le musée d'art électronique d'Autriche à être installé dans leur entrée, et je suis fier de dire qu'il est resté en ligne la-bas, 24h sur 24h pendant presque 9 ans. Ce robot a été utilisé par plus de gens que n'importe quel autre robot de l'histoire.

Puis, un jour, je reçois un appel à l'improviste de la part d'un étudiant, qui me posa une question très simple mais aussi très profonde. Il m'a dit : "Est-ce que le robot est réel?" Bon, tous les autres avaient supposé qu'il était réel, et nous savions qu'il l'était car nous avions travaillé avec. Mais je savais ce qu'il voulait dire, car ça aurait pu être possible de prendre un tas de photos de fleurs dans un jardin et ensuite, simplement les indexer dans un ordinateur de telle sorte qu'on pourrait croire qu'il y avait un vrai robot alors qu'il n'y en avait pas. Et plus j'y pensais, moins je voyais une bonne réponse pour lui montrer comment faire la différence.

C'était juste au moment ou l'on m'a proposé un poste ici à Berkeley, et quand je suis arrivé j'ai contacté Hubert Dreyfus, qui est un professeur de philosophie de renommée mondiale, et je lui ai parlé de cela, et il m'a dit, "C'est l'un des problèmes les plus anciens et les plus centraux en philosophie. Il remonte aux Sceptiques, et va jusqu'à Descartes. C'est le sujet de l'épistémologie, qui étudie la vérité des choses."

Donc nous avons commencé à travailler ensemble, et nous avons inventé un nouveau terme: télépistémologie, l'étude de la connaissance à distance. Nous avons invité de grands artistes et ingénieurs, ainsi que des philosophes à écrire des articles à ce sujet, et les résultats ont été rassemblés dans ce livre des presses du MIT. Je remercie donc cet étudiant d'avoir questionné ce que tout le monde supposait vrai, ce projet m'a appris quelque chose d'important sur la vie, c'est de toujours questionner les suppositions.

Maintenant le second projet dont je vais vous parler est venu du Téléjardin. Pendant qu'il fonctionnait, mes étudiants et moi-même étions interessés par comment les gens interagissaient les uns avec les autres et ce qu'ils faisaient du jardin. Nous avons commencé à imaginer ce qu'il se passerait si le robot pouvait sortir du jardin et aller dans un autre environnement intéressant? Par exemple, pourquoi ne pourrait-il pas aller dans une soirée festive à la maison Blanche? (Rires) Donc comme nous étions plus interessés par le design du système et dans l'interface utilisateur que par le hardware, nous avons décidé que, plutot que d'avoir un robot remplaçant l'humain pour aller dans une fête, nous aurions un humain remplaçant le robot. Nous l'avons appelé le Télé-Acteur.

Nous prenions un humain, une personne très extravertie et sociable, et elle était équipée d'un casque portant divers équipements, caméras et micros, ainsi que d'un sac à dos avec une connection internet sans-fil, et l'idée était qu'elle pouvait aller dans un endroit lointain et passionnant, et ensuite sur Internet, les gens pourraient faire l'expérience de ce qu'elle vivait, donc ils pourraient voir ce qu'elle voyait, mais surtout, en plus, ils pourraient participer en interagissant les uns avec les autres et arriver à trouver des idées sur ce qu'elle devrait faire ensuite et où elle devrait aller, et ensuite transmettre cela au Télé-acteur. On a eu la chance de présenter le Télé-acteur au Webby Awards de San Francisco, et cette année-là, Sam Donaldson était l'hôte. Juste avant que le rideau ne se lève, j'ai eu 30 secondes pour expliquer à M. Donaldson ce que nous allions faire, et j'ai dit: " Le Télé-Acteur va nous rejoindre sur scène, c'est un nouveau projet expérimental, et les gens la regardent sur leurs écrans, et elle a -- il y a des caméras sur elle et des microphones et elle a une oreillette, et les gens sur le réseau lui donne des conseils sur quoi faire." Et il a dit, "Attendez une seconde, C'est ce que moi je fais." (Rires)

Donc il a adoré le concept, et quand le Télé-acteur est arrivé sur scène, elle a avancé vers lui, et elle l'a embrassé en plein sur la bouche. (Rires) Nous étions complètement ébahis car nous n'avions aucune idée de ce qui allait arriver. Et il a été génial. Il lui a donné une grande accolade en retour, et tout s'est bien passé. Mais cette nuit là, alors que nous étions en train de ranger, j'ai demandé au Télé-Acteur comment les Télé-Directeurs avaient décidé qu'elle embrasserait Sam Donaldson. Et elle m'a dit qu'ils ne l'avaient pas fait. Elle a dit que quand elle était sur le point de monter sur scène, les Télé-Directeurs étaient toujours en train d'essayer de décider quoi faire, et donc elle est juste montée sur scène et a fait ce qu elle sentait être le plus naturel. (Rires) Donc, le succès du Télé-Acteur cette nuit-là était dû au fait qu'elle était une merveilleuse actrice. Elle savait quand faire confiance à son instinct, et ce projet m'a donc donné une autre leçon de vie - quand on est dans le doute, il faut improviser. (Rires)

Maintenant le 3ème projet est venu de mon expérience du temps où mon père était à l'hôpital. Il suivait un traitement, de la chimiothérapie, et un traitement associé appelé brachythérapie, ou de minuscules particules radioactives sont placées dans le corps pour traiter les tumeurs cancéreuses. Et la manière dont c'est fait, comme vous pouvez le voir ici, le chirurgien plante des aiguilles dans le corps pour injecter les particules, et tout cela, toutes ces aiguilles sont insérées en parallèle, donc il est très courant que certaines des aiguilles traversent des organes sensibles, ainsi, ces aiguilles abîment ces organes, et produisent des dégâts qui engendrent des traumatismes et des effets secondaires. Donc avec mes étudiants je me suis demandé, et si nous pouvions modifier ce système pour que les aiguilles puissent venir avec des angles différents?

Donc nous avons simulé cela et developpé certains algorithmes d'optimisation et nous avons simulé cela, et avons été capables de montrer que l'on peut éviter les organes fragiles tout en maintenant une couverture efficace de la tumeur avec les radiations.

Donc maintenant nous travaillons avec des docteurs d'UCSF et des ingénieurs de Johns Hopkins et nous construisons un robot, spécialement concu avec plusieurs articulations qui permettent aux aiguilles de pénétrer avec une infinité d'angles possibles, et comme vous pouvez le voir, elles peuvent éviter les organes fragiles et quand même atteindre leurs cibles. Donc en remettant en cause l'hypothèse que toutes les aiguilles doivent arriver de manière parallèle, ce projet m'a aussi appris une leçon importante: Quand on est dans le doute, quand votre chemin est bloqué, pivotez !

Et le dernier projet est aussi en lien avec la robotique médicale et c'est quelque chose qui est venu d'un système appelé le robot chirurgien "da Vinci" , et c'est un système qui est disponible dans le commerce. Il est utilisé dans plus de 2 000 hopitaux dans le monde, et l'idée est qu'il permet au chirugien d'opérer confortablement dans son propre système de coordonnées, car beaucoup de petites tâches chirurgicales sont très routinières et fastidieuses, comme recoudre une plaie, et en ce moment, tout cela est réalisé spécifiquement et directement par le chirurgien, ce qui fait que le chirurgien se fatigue avec le temps. On s'est donc demandé si nous pouvions programmer le robot pour qu'il réalise certaines de ces tâches, et ainsi libérer les chirurgiens qui pourraient se concentrer sur les parties les plus compliquées de la chirurgie, et aussi réduire le temps nécessaire à l'opération si nous pouvions faire que le robot réalise ces tâches un peu plus vite?

En fait, c'est très dur de programmer un robot pour des tâches de précision comme celles-ci, mais il se trouve que mon collègue, Pieter Abbeel, qui est à Berkeley, a developpé une série de nouvelles techniques pour apprendre aux robots à partir d'un exemple. Donc il a réussi à ce que des robots pilotent un hélicoptère, fassent des choses incroyablement intéressantes, de belles acrobaties, en leur montrant des experts humains les pilotant. Donc nous avons pris l'un de ses robots. Nous avons commencé à travailler avec Pieter et ses étudiants, et nous avons demandé à un chirurgien d'accomplir une tâche, et ce qu'on fait avec le robot, donc ce qu'on fait c'est demander au robot, au chirurgien d'exécuter la tâche, et on enregistre les mouvements du robot.

Voila un exemple. Je vais utiliser la figure du huit, le fait de tracer la figure huit comme un exemple. Donc voila à quoi ça ressemble quand le robot, voilà ce à quoi la trajectoire du robot ressemble dans ces trois exemples. C'est en fait bien meilleur que ce qu'un débutant comme moi pourrait faire, mais c'est quand même saccadé et imprécis.

Donc nous enregistrons tous ces exemples, comme données, et puis nous procédons par étapes. D'abord nous utilisons une technique appelée déformation dynamique du temps venant de la reconnaissance de discours, et cela nous permet d'aligner tous les exemples dans le même temps et ensuite nous appliquons un filtrage de Kalman une technique de la théorie de la régulation, qui nous permet d'analyser le bruit statistique et d'extraire la trajectoire désirée sous-jacente. Donc ce que l'on fait c'est qu'on prend ces démonstrations humaines, qui sont toutes bruitées et imparfaites, et nous en extrayons une trajectoire de tâche et une séquence de contrôle pour le robot. Ensuite on fait marcher le robot avec cette séquence, et on observe le résultat, puis on adjuste les contrôles avec une séquence de techniques appelée apprentissage itératif. Puis on augmente un peu la vitesse du robot. On observe les résultats et on ré-ajuste les contrôles de nouveau, et on regarde ce qui se passe. Et l'on répète cela plusieurs fois. Et voilà le résultat. C'est la trajectoire déduite, et voilà le robot bougeant à la vitesse d'un humain. Ici, il va quatre fois plus vite qu'un humain. Ici sept fois. Et là le robot fait l'opération 10 fois plus vite qu'un humain. Donc, on est capable d'avoir un robot qui accomplit des tâches précises, comme une tâche chirurgicale, 10 fois plus vite qu'un humain. Donc ce projet aussi, parce qu'il impliquait de la pratique et de l'apprentissage, en faisant quelque chose encore et encore, ce projet aussi m'a appris que, si vous voulez bien faire quelque chose, il n'y a rien qui remplace l'entraînement , l'entraînement, et encore l'entraînement .

Ce sont donc les 4 leçons que j'ai apprises grâce aux robots au fil des ans, et la robotique, le champ de la robotique s'est beaucoup amélioré avec le temps. De nos jours, des lycéens peuvent construire des robots comme le robot industriel que mon père et moi avons essayé de construire. Et maintenant j'ai une fille, qui s'appelle Odessa. Elle a huit ans, et elle aime les robots aussi. Peut-être que c'est dans le sang. (Rires) J'aurai voulu qu'elle puisse rencontrer mon père. Et maintenant c'est moi qui dois lui apprendre comment les choses marchent, et nous pouvons construire des projets ensemble, et je me demande quel genre de choses cela lui apprendra.

Les robots sont les plus humaines de nos machines. Ils ne peuvent pas résoudre tous les problèmes du monde, mais je pense qu'ils ont des choses importantes à nous apprendre. J'invite tous ceux qui pensent à des innovations qui les intéressent, aux machines dont vous rêvez, et pensez à ce qu'elles pourraient vous enseigner, parce que j'ai le préssentiment que beaucoup de nos innovations technologiques, des objets dont nous rêvons, peuvent nous inspirer à devenir meilleurs.

Merci. (Applaudissements)