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Rodney Brooks
Le professeur qui a fait parcourir le monde à des robots - et nettoyer la maison - en défiant la sagesse conventionnelle de l'IA. 21 août 2019
Rodney Brooks Christie Là Klok
Rodney Brooks était chaud, ennuyé et isolé chez ses beaux-parents en Thaïlande lorsqu'il a eu une inspiration qui allait rediriger le domaine de la robotique et conduire à des aspirateurs Roomba dans des millions de foyers.
C'était en décembre 1984. Brooks avait 30 ans et, en tant que nouveau membre de la faculté du MIT, il essayait de faire bouger des robots dans le monde. S'ils le pouvaient, ils pourraient exaucer des vœux issus de la science-fiction : s'aventurer dans des endroits dangereux, explorer l'espace, nettoyer nos maisons.
Mais alors que les bras de robots fixes effectuaient des tâches répétitives dans les usines depuis les années 1960, les robots mobiles existaient à peine. Un des premiers exemples était Shakey, un ordinateur disgracieux sur roues développé par des chercheurs de SRI International à la fin des années 1960 et au début des années 1970. Pour naviguer dans des pièces remplies de grands blocs, Shakey avait besoin d'une telle puissance de calcul qu'il disposait d'une liaison sans fil avec un ordinateur central.
Les chercheurs en intelligence artificielle ont tenté de rationaliser la configuration générale de Shakey avec des algorithmes capables de cristalliser avec élégance les capacités de planification d'une machine. Les progrès ont été lents, littéralement. À la fin des années 1970, Hans Moravec de Stanford a développé un chariot qui roulait pendant un certain temps avant de s'arrêter, de prendre des photos et de tracer ses prochains mouvements. Il pouvait éviter les obstacles dans une pièce, mais il parcourait un mètre toutes les 15 minutes.
Brooks poursuivait des approches à peu près similaires en 1984. Dans un projet, il cherchait à comprendre comment les robots pouvaient mathématiquement expliquer l'imprécision de leurs mouvements lorsqu'ils mettaient à jour les cartes de leur environnement. Avant de partir un mois en Thaïlande avec sa femme d'alors et leur bébé, il a produit le journal le plus ennuyeux du monde, se souvient-il. Plein d'équations mathématiques.
Brooks, qui a grandi en Australie, ne parlait pas thaï. La famille de sa femme ne parlait pas anglais. Et quand ma femme était avec sa famille, elle ne parlait pas anglais non plus, dit-il. Alors je dois juste m'asseoir là. J'ai eu beaucoup de temps pour réfléchir. Rêvant dans la chaleur tropicale, je regarde ces insectes bourdonner. Et ils ont de minuscules, minuscules petits cerveaux, certains aussi petits que 100 000 neurones, et je pense: «Ils ne peuvent pas faire les mathématiques que je demande à mes robots de faire pour une chose encore plus simple. Ils chassent. Ils mangent. Ils butinent. Ils s'accouplent. Ils s'écartent de mon chemin quand j'essaie de les gifler. Comment font-ils tout ça ? Ils doivent être organisés différemment.
C'est là que les choses ont commencé. C'était le a-ha!
Jeff Green/Rethink Robotics/WIkimedia commons
Les bogues n'évaluent pas chaque situation, n'envisagent pas différentes options, puis ne planifient pas chaque mouvement. Au lieu de cela, leurs cerveaux sont entraînés par des boucles de rétroaction aiguisées sur des centaines de millions d'années. Des bribes d'informations sensorielles les incitent à réagir de manière spécifique ; des combinaisons de ces réactions s'ajoutent à des comportements rapides et assurés. Ainsi, lorsque Brooks est revenu à Cambridge, il a cessé d'essayer de programmer des robots avec des mathématiques compliquées et a commencé à écrire des logiciels avec des règles simples.
La première machine qu'il a construite de cette façon, qu'il a nommée Allen en l'honneur du chercheur en intelligence artificielle Allen Newell, ressemblait à une poubelle inversée sur roues. Il avait un sonar pour détecter les objets, et Brooks lui a donné une instruction de base : ne touchez rien. Allen restait assis là jusqu'à ce que quelqu'un s'approche ; puis il s'est éloigné. Ensuite, Brooks a ajouté une deuxième boucle de rétroaction. Il a dit à la machine de se promener. Maintenant, avec seulement quelques capteurs et deux objectifs principaux, il pourrait se frayer un chemin à travers une pièce bondée et suivre un humain qui marche lentement.
Brooks n'a ajouté qu'une seule couche de rétroaction supplémentaire pour rendre le comportement d'Allen beaucoup plus complexe. Il a dit à Allen de détecter des endroits éloignés et de se diriger vers eux. Cette troisième règle pourrait supprimer l'instinct de simplement errer à moins que la première règle - Évitez les obstacles ! - n'entre en vigueur. Dans ce cas, le robot devrait recommencer à s'écarter du chemin avant de continuer vers l'endroit éloigné.
Allen a fait tout cela sans d'abord décider de le faire parce que chaque ensemble de capteurs a généré suffisamment de rétroaction pour ajuster ce que faisaient les deux autres couches. Cela a dérangé certains des anciens de Brooks en IA, qui avaient passé des décennies à travailler sur des représentations symboliques de la pensée et de l'action que les ordinateurs pouvaient traiter. Deux chercheurs éminents ont dit plus tard à Brooks que lorsqu'il a expliqué Allen lors d'une conférence, l'un a chuchoté à l'autre : Pourquoi ce jeune homme gâche-t-il sa carrière ?
Christie Là Klok
Sans se laisser décourager, Brooks a reproduit les comportements d'Allen dans des petites voitures nommées Tom et Jerry. Il a fabriqué Herbert, qui pouvait détecter et attraper des canettes de soda. Gengis, un robot d'un kilogramme à six pattes, pouvait se précipiter sur un terrain accidenté.
Dans un article de 1990, Les éléphants ne jouent pas aux échecs, Brooks a fait valoir que ses robots révélaient les lacunes des approches classiques de l'IA qui alimentaient des modèles complexes du monde à des cerveaux électroniques désincarnés. Pourquoi ne pas simplement faire explorer le monde par des machines ? Le monde est son propre meilleur modèle, a écrit Brooks. Il est toujours exactement à jour. Il contient toujours tous les détails à connaître. L'astuce consiste à le sentir de manière appropriée et assez souvent.
Les chercheurs en intelligence artificielle classique soulignaient des choses que ses simples robots ne pouvaient pas faire. Mais, répondit Brooks, avec des retours plus complexes, des machines comme la sienne pouvaient effectuer des tâches plus sophistiquées. De même, il est injuste de prétendre qu'un éléphant n'a pas d'intelligence digne d'être étudiée simplement parce qu'il ne joue pas aux échecs, a-t-il écrit.
Brooks l'a prouvé chez iRobot, une entreprise qu'il a fondée en 1990 avec deux de ses étudiants, Helen Greiner '89, SM '90 et Colin Angle '89, SM '91. iRobot a développé des robots mobiles pour l'armée américaine - des robots qui trouvent et détruisent les mines terrestres, fouillent les décombres ou transportent du matériel pour les soldats - et ont lancé l'aspirateur Roomba en 2002. Plus tard sont venus des modèles qui peuvent nettoyer vos gouttières, laver votre sol ou frotter votre piscine. L'entreprise a vendu 25 millions de robots.
Brooks a eu moins de succès avec Rethink Robotics, une entreprise qu'il a cofondée en 2008. Rethink a créé des robots nommés Baxter et Sawyer qui pourraient travailler aux côtés des humains dans les usines et les installations d'emballage, mais la demande était faible et l'année dernière, l'entreprise a vendu ses technologies. Maintenant, Brooks prépare une startup appelée Robust.AI qui développera des logiciels pour une gamme de robots.
Bien que les informaticiens aient fait des progrès étonnants au cours de la dernière décennie avec les réseaux de neurones et d'autres techniques d'IA, Brooks insiste toujours sur le fait que les machines ne deviendront pas des agents vraiment intelligents à moins qu'elles ne s'engagent physiquement avec le monde. Cela le met en désaccord avec les technologues qui disent qu'une IA ultra-puissante est imminente, mais cela ne l'a jamais dérangé d'être à contre-courant.
La science fonctionne par la plupart des gens qui gâchent leur carrière, dit-il. Vous ne savez pas qui ce sera. Tu fais un pari intellectuel, et tu dois y travailler longtemps, et peut-être que ça paie.