В 2014 году 11-летняя девочка из Вашингтона попросила профессора создать робота, чтобы есть без посторонней помощи. Он ответил честно: потребуется лет двадцать. Сейчас — середина пути.
Пять лет ушло на то, чтобы научить ассистивного робота накалывать банан так, чтобы он не соскальзывал с вилки. Шесть месяцев – чтобы различать клубнику и кусочек сельдерея. Тысячи изображений, десятки датчиков, алгоритмы, обрабатывающие силу и угол наклона в реальном времени. Результат? Минута на один кусочек – а человеку с параличом сегодня требуется гораздо больше времени, когда он управляет роботизированной рукой.
Сиддхартха Шринивасá, профессор Университета Вашингтона, понял это ещё в 2014-м, когда встретил ту самую 11-летнюю девочку в инвалидной коляске. Он спросил:
«Что бы ты хотела, чтобы я построил для тебя?»
Она ответила:
«Хочу есть сама».
Он кивнул, но про себя подумал: на это уйдут десятилетия. И оказался прав – более или менее.
Проблема не в технологиях
В США около миллиона человек не могут есть без посторонней помощи. В Да и в других страназ счёт идёт на десятки тысяч. Травмы позвоночника, мышечная дистрофия, боковой амиотрофический склероз – состояния, при которых невозможно даже просто донести вилку до рта. Тайлер Шренк, 34 года, использует вспомогательные технологии с 2012 года, когда авария привела к травме спинного мозга. Он управляет светом, термостатом и дверьми голосом. Но приём пищи – совсем другое дело.
Роботизированная рука Jaco, установленная на инвалидной коляске, стоит около $30 000. Управлять ею можно джойстиком или системой, реагирующей на выдох. Шренку требовалось 45 минут, чтобы донести до рта три кусочка.
«Я сдавался. Было быстрее просто подождать кого-нибудь», – вспоминает он.
Это понятно: каждое движение требует миллиметровой координации между кистью, запястьем, локтем и плечом. Мы делаем это не задумываясь. А роботизированная система должна рассчитывать каждый угол.
Как обучают ассистивного робота
В 2017 году команда Шринивасы начала с 16 продуктов: клубника, бананы, брокколи, морковь, помидоры черри, виноград и другие. Они создали гиперреалистичные трёхмерные модели из цветной смолы (настоящая еда портится под лампами). Затем сфотографировали все возможные комбинации на тарелке. Всего 478 изображений. Всё потому, что помидор, наполовину закрытый куском банана, для искусственного интеллекта – уже не «помидор», а новая задача.
Исследователи использовали RetinaNet – систему визуального распознавания, выпущенную в 2017 году. И она, похоже, работает. Робот ADA распознаёт, что лежит на тарелке: разумеется, дальше нужно решить, как это наколоть. Морковь лучше втыкать вертикально. Мягкий банан соскользнёт, если ударить в него фронтально: нужен косой угол. Сельдерей, длинный и волокнистый, следует брать с края, а не посередине, иначе он будет свисать с вилки так, что укусить невозможно. А вы обо всех этих деталях задумывались?
Команда записала на видео сотни людей во время еды. Извлекла успешные стратегии для каждого типа продуктов. Обучила нейросеть их повторять. На это ушли месяцы. Теперь ADA правильно накалывает еду в 90% случаев. Но настоящая проблема возникает потом.
Последние пять сантиметров
Донести вилку от тарелки до лица – вопрос инженерии; донести от лица до рта – вопрос этики. У людей с серьёзными двигательными нарушениями часто ограничен и контроль шеи – они не могут отклониться, если вилка подходит неправильно. У многих открывание рта меньше двух сантиметров. Другие страдают от непроизвольных мышечных спазмов, даже когда еда уже во рту.
ADA использует две камеры: одну сверху, одну под вилкой. Отслеживает положение рта в реальном времени и никогда не предполагает, что человек останется неподвижен. Поэтому останавливается в нескольких миллиметрах и ждёт, пока человек слегка подастся вперёд, чтобы откусить кусок. Встроенный в вилку датчик силы регистрирует любое сопротивление: если что-то идёт не так, ассистивный робот немедленно отступает. Но работа в этом направлении ещё продолжается.
Когда ассистивный робот станет реальностью
Минута на один кусочек означает около 30–40 минут на полноценный приём пищи. Это не быстро. Но гораздо быстрее, чем ручной джойстик. Шренк, который тестировал ADA зимой 2019 года, говорит прямо:
«Даже просто для перекусов, когда захочу, – это было бы потрясающе».
Это ещё не полная свобода, но уже большой шаг к ней.
Нынешняя система работает только с твёрдыми и отдельными продуктами. Никакого риса, никакого пюре, никаких спагетти. Шринивасá честен:
«Для по-настоящему гибкой системы потребуется ещё 10–20 лет».
Но промежуточные версии могут появиться раньше. Ассистивный робот, управляющийся с 16 чётко определёнными продуктами, может быть коммерциализирован через пару лет. Не для всех. Для тех, кому этих 16 вариантов достаточно, чтобы изменить свой день.
Obi – похожий робот, разработанный американской компанией, – уже продаётся примерно за $300 долларов в месяц. Однако для первоначальной настройки требуется помощь сиделки, и он не автономен. ADA нацелен на полную автономность: голосовое управление, автоматическое распознавание, адаптацию в реальном времени.
Той девочке из Чикаго сейчас 21 год. Ассистивный робот, которого она вдохновила создать, ещё не поступил в продажу, но уже существует. И доказал, что вопрос не в том, можно ли это сделать, а в том, сколько времени мы готовы ждать, прежде чем технология станет доступна тем, кто в ней нуждается. Не завтра, конечно. Но и не через двадцать лет.
