TX, 25/02/2025
Por Charles Choi
De acordo com um novo estudo da Columbia Engineering, robôs podem ensinar a si mesmos sobre a estrutura de seus próprios corpos e seus movimentos simplesmente observando seus próprios movimentos por meio de uma câmera. Com esse conhecimento, eles não apenas conseguem planejar suas ações, mas também superar danos físicos.
Os pesquisadores detalharam suas descobertas na revista Nature Machine Intelligence.
"Assim como humanos aprendem a dançar observando seu reflexo no espelho, os robôs agora usam vídeos brutos para desenvolver autoconsciência cinemática", explica Yuhang Hu, principal autor do estudo e doutorando no Creative Machines Lab da Universidade de Columbia, dirigido por Hod Lipson, professor de inovação James e Sally Scapa e presidente do Departamento de Engenharia Mecânica.
"Nosso objetivo é criar um robô que compreenda seu próprio corpo, se adapte a danos e aprenda novas habilidades sem precisar de programação humana constante."
Aprendendo sem simulações complexas
A maioria dos robôs aprende a se mover primeiro em simulações virtuais antes de ser colocada no mundo real. Quanto mais realista for a simulação, mais fácil será para o robô fazer essa transição, explica Lipson. No entanto, criar bons simuladores exige engenheiros altamente qualificados.
Os pesquisadores desenvolveram uma maneira de permitir que os robôs criem um simulador de si mesmos simplesmente observando seus próprios movimentos por meio de uma câmera.
"Essa habilidade não apenas reduz o esforço de engenharia, mas também permite que o simulador evolua junto com o robô à medida que ele sofre desgaste, danos e adaptações", diz Lipson.
O novo estudo apresenta um método inovador no qual robôs podem modelar autonomamente sua própria estrutura tridimensional usando apenas uma câmera 2D comum. Esse avanço foi possível graças ao uso de três redes neurais profundas, que imitam o funcionamento do cérebro e inferem o movimento em 3D a partir de vídeos em 2D. Isso permite que o robô compreenda e se adapte aos seus próprios movimentos.
Robôs que se ajustam a danos
O sistema também pode identificar alterações nos corpos dos robôs, como um braço dobrado, e ajudá-los a ajustar seus movimentos para compensar esses danos simulados.
Essa capacidade de adaptação pode ter aplicações práticas significativas. Por exemplo, um robô aspirador ou um assistente doméstico poderia perceber que seu braço foi danificado ao colidir com um móvel. Em vez de parar de funcionar ou precisar de reparo imediato, ele poderia observar a si mesmo, ajustar seus movimentos e continuar operando, tornando os robôs domésticos mais confiáveis e reduzindo a necessidade de reprogramação constante.
Em fábricas, um braço robótico desalinhado poderia detectar sua própria falha, ajustar seus movimentos e continuar soldando, minimizando paralisações e custos.
"À medida que confiamos cada vez mais em robôs para funções críticas, desde a manufatura até a medicina, precisamos que eles sejam mais resilientes", diz Lipson. "Não podemos nos dar ao luxo de consertá-los constantemente. Se os robôs vão ser realmente úteis, eles precisam aprender a cuidar de si mesmos. É por isso que a automodelagem é tão importante."
O futuro da autoconsciência robótica
Este estudo é o mais recente de uma série de pesquisas conduzidas pela equipe de Columbia ao longo das últimas duas décadas. Em 2006, os robôs da equipe conseguiam apenas criar simulações simples de si mesmos, semelhantes a figuras de palitinho. Há cerca de uma década, começaram a gerar modelos mais detalhados usando múltiplas câmeras.
Agora, o robô conseguiu criar um modelo cinemático completo de si mesmo a partir de um curto vídeo capturado por uma única câmera comum, como se estivesse se olhando no espelho. Os pesquisadores chamam essa nova habilidade de Autoconsciência Cinemática.
"Nós, humanos, temos uma consciência intuitiva do nosso corpo; conseguimos imaginar nossos movimentos futuros e visualizar as consequências de nossas ações antes mesmo de realizá-las", explica Lipson.
"Nosso objetivo final é dotar os robôs dessa mesma capacidade de se imaginar no futuro, pois, uma vez que conseguem fazer isso, não há limite para o que podem alcançar."
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