Már a farkát is csóválja az első magyar kutyarobot

Elsőként mutatjuk be MOGI Robit, a kutyarobotot, melyet a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem mérnökei és a Magyar Tudományos Akadémia Számítástechnikai és Automatizálási Kutatóintézetének kutatói az Eötvös Loránd Tudományegyetem etológusainak közreműködésével készítettek. Csóválja a farkát, ha örül, visszaviszi a labdát a gazdájának, és a kutatók reményei szerint fontos szerepe lehet az ember-robot kapcsolatok vizsgálatában. A robotok a jövőben hasonló utat járhatnak be az ember mellett, mint a kutyák az elmúlt évezredekben.

Két merőben különböző tudományterület, az állati és emberi viselkedéssel foglalkozó etológia és a robotika szakértőinek közreműködésével készült el az első magyar kutyarobot, MOGI Robi. A robot nevének első tagja a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Mechatronika, Optika és Gépészeti Informatika Tanszékének rövidítéséből ered. A kutatók a kutya kötődési viselkedésének tanulmányozása után, az ott szerzett tapasztalatokat felhasználva készítették el a szerkezetet irányító algoritmust. MOGI Robi a gazdája közelében csóválja a farkát, és még vissza is viszi neki az elgurított labdát.

A múlt: méregdrága robotra támadt a kutya

Miklósi Ádám, az Eötvös Loránd Tudományegyetem Etológia Tanszékének vezetője az [origo] kérdésére elmondta, hogy a kutyarobotokkal kapcsolatos vizsgálataik a Sony Aibo nevű robotjának tanulmányozásával kezdődtek. 2002-ben a Sony párizsi laboratóriumának munkatársától, Frederic Kaplantól kaptak kölcsön egy robotot, amelyet 2-3 hétig tesztelgettek a tanszéken, azt vizsgálva, hogy miként reagálnak rá az igazi kutyák. A készülék azonban ilyen jellegű kísérletekre alkalmatlannak bizonyult, mert a kutyákat nem érdekelte, kivéve azt a szituációt, amikor az éppen táplálkozó kutyához irányították oda, mert akkor a kutya rátámadt a méregdrága robotra.

Az első próbálkozások egyike: megtámadta az Aibo nevű robotkutyát az igazi

Emberek, robotok, érzelmek: társrobotok kellenek

A robotgyártók körében az utóbbi időben megjelent egy olyan igény, hogy érzelmileg megpróbálják minél közelebb hozni az emberekhez a robotokat. Az úgynevezett társrobotokat tervező mérnökök folyamatosan keresnek olyan viselkedési modelleket, amelyek ezt a fajta szociális, kommunikációs kapcsolatot megalapoznák. Az első ötlet természetesen az emberi minta volt, ennek eredményeképpen születtek meg az emberalkatú, ám felismerhetően robotszerű humanoid, illetve az emberrel akár összetéveszthető android szerkezetek. Egy brit kutató, Kerstin Dautenhahn, a University of Hertfordshire biológusa viszont az állatvilágból keresett a társrobotok fejlesztéséhez alkalmas alanyt, így jutott el a kutyához. A kutya megfelelő alternatívának tűnik, hiszen e fajban a háziasítás során olyan viselkedési változások jöttek létre, amelyek segítették az emberrel való együttélést. Innen már csak egy kis lépés volt eljutni az ELTE-re: Dautenhahn megkereste az egyetem etológusait, akik örömmel vállalkoztak a feladatra, hogy megpróbálják felkínálni a kutyáról megszerzett tudásukat a robotika számára.

Miklósi elmondta, hogy a programhoz való csatlakozásuk óta a tanszék munkája jelentősen átrendeződött, mert bár továbbra is a kutya áll a középpontban, előtérbe kerültek a robotikai kutatások. Szerinte az a probléma, hogy tökéletes emberi robotot csak elméletben lehet készíteni, és ez nem is feltétlenül lenne jó az embernek, hiszen így csak saját magának teremtene konkurenciát. Sokkal logikusabbnak tűnik olyan robotok készítése, amelyek egy adott funkcionális hiányra készülnek. "Ha azért kell nekünk egy robot, mert egy problémát nem tudunk megoldani, akkor ne emberrobotokat csináljunk, hanem olyanokat, amelyek azt a problémát megoldják. A robot persze legyen képes az emberrel kommunikálni, legyen akár szociális kapcsolat is a kettejük között, de tartsuk meg azt egy másik ökológiai fülkében" - mondja Miklósi. "Ez a helyzet teljesen megfeleltethető a kutyával, mert velük nem vagyunk versenyhelyzetben, és a kutyának is érdeke, hogy a kutyaságot jelképezze. Amíg ő jól tud kutyaként viselkedni, addig az élete biztosítva van, mert az ember nem fogja versenytársnak tekinteni. Ha azonban a kutya kitalálná, hogy mégis farkasként akarna viselkedni, akkor ez versenyhelyzetet teremtene a kutya és az ember között." Miklósi ugyanakkor elmondta: nem cél az sem, hogy az emberek kutyának nézzék a robotot, mert a kutyának sem akarnak versenyszerű helyzeteket felállítani, másrészt a kutya jellegnek fizikai értelemben megvannak a maga korlátai (például hangadásban, tárgyak kezelésében).

MOGI Robi, a magyar kutyarobot. Csóválja a farkát, ha örül, és szomorú, ha távol van a gazda. A részleteket lásd a szövegben

Az etológusok az együttműködés jegyében megpróbálják olyan formába hozni a megfigyeléseiket, hogy azok a mérnökök számára is hasznosak legyenek. Az egyik ilyen a szociális kapcsolat vizsgálata, ahol megnézik, milyen interakciók zajlanak le a kutya és a gazda között, amit ők etológusként kötődésnek írnak le, és amiből a gazdák is feltehetően leszűrik, hogy az állat kötődik hozzájuk (például ha a kutya megijed, közelebb húzódik a gazdához, ránéz). Ezek a viselkedések a robotoknál is hasznosak lehetnek, ha olyan problémával kerülnek szembe, amelyet nem tudnak megoldani. "Ha ilyenkor a robot a kötődés jeleit mutatná, talán az ember is másként viszonyulna hozzájuk. A cél tehát az, hogy az eddigi egyoldalú ember-gép kapcsolat kétirányúvá váljon, és természetes szociális rendszerek mentén oldják meg a felmerülő problémákat, ne pedig csavarhúzóval."

Miklósi elmondta, hogy az ilyen elven tervezett társrobotnak az lenne a lényege, hogy nem kellene hozzá egy 1000 oldalas használati útmutató, hogy megértsük a szabályait. A kutya mellé sem adnak - bár ez sokszor problémákhoz is vezet -, de általában a kapcsolat működik, mert az ember egy szociális faj, magában hordozza azt a szabálykészletet, amivel bármilyen ilyen jellegű fajjal együtt tud működni. Hosszabb távon szerinte nem lesz akadálya a robotok elfogadásának: "Ugyanazt az utat fogja bejárni, mint a farkas és a leszármazottai. Az első farkasokkal sem ment minden teljesen simán. Ma már mindenféle formájú és fajtájú kutya létezik, és ez egy hosszú folyamat volt, amíg kialakítottuk ezeket a fajtákat. A kutya nagyjából hasonló maradt, csak egy csomó izgalmas képesség került hozzá."

Az ELTE etológusai a LIREC (Living with Robots and Interactive Companions) program keretében egy nemzetközi kutatócsoport tagjai, brit, német és lengyel szakemberekkel működnek együtt. Ezzel párhuzamosan kooperálnak a Budapesti Műszaki Egyetem, a Miskolci Egyetem és a Magyar Tudományos Akadémia Számítástechnikai és Automatizálási Kutatóintézet (MTA SZTAKI) munkatársaival, akik Baranyi Péter vezetésével a TÁMOP program keretében az "Ember és informatikai rendszerek kapcsolatának új, etológiai modell alapú generációja" megalkotásán fáradoznak. Viselkedési modellnek a kutyát választották, és ehhez kapcsolódóan egy gazdájához kötődő robotlény megalkotását tűzték ki célul.

A kutya viselkedésének matematikai modellezése

A robot kivitelezésében segédkező mérnökök első lépésben az etológusok kötődési modelljét (például ha a gazda közel van, akkor a kutya úgynevezett stresszértéke csökken, idegen közelében pedig nő) egy mérnökileg jobban kezelhető, matematikai formába ültették át. Korondi Péter, a kutatás vezető mérnöke (BME Mechatronika, Optika és Gépészeti Informatika Tanszék, MTA SZTAKI) az [origo]-nak elmondta: szembesítették az etológusokat azzal, hogy a kutya működésére vonatkozó elképzeléseik hiányosak, matematikai szempontból nem teljesek. A mérnökök a viselkedéskutatók által feltárt szabályszerűségeket felhasználva ugyanis programozták a kutya viselkedését, és kiderült, hogy a szabályok formájában megfogalmazott általánosítások bizonyos szituációkban nem adnak megfelelő útmutatást a részletekre vonatkozóan. "Ők általánosításra törekednek, a matematika pedig szembesít a részletekben rejlő pontatlanságokkal. Például mit jelent, hogy a gazda közel van? 1 centiméter, 1 méter, 10 méter? És ekkor mennyivel nő a stressz, egyáltalán hogyan mérhető a stressz?" - mondta Korondi.

A kutya viselkedésének matematikai modellezése nagy kihívás volt a mérnökök számára. Korondi elmondta, hogy ehhez nem elegendő csak a bemenetet (a kiváltó eseményeket) és a kimenetet (a viselkedés) tudni, hanem ismerni kell a kutya belső állapotát is, és hogy miként jut el az állat az egyik állapotból a másikba. Például a kutya akkor játszik, ha nagy a játékkedve, de mitől változik a játékkedve? "Lehetséges, hogy az etológusok a játékkedvvel már kevésbé foglalkoznak, helyette egyszerűen azt mondják, hogy a kutya játszik. Nekem nem elég az, hogy a kutya játszik. Nekem ez egy belső állapot külső megjelenése, és meg kell határoznom, hogy belül milyen változások mennek végbe, amelynek az lesz a következménye, hogy a kutya játszani kezd."

Felemeli a fejét és felfelé tartja a farkát, ha örül

A mérnökök egy a viselkedéskutatók által régóta tanulmányozott helyzetet próbáltak meg számítógépen szimulálni, amikor a kutyát a gazdája egy idegen szobában hagyja az állat számára ismeretlen kísérletvezetővel. Az úgynevezett idegenhelyzet-tesztben az állat kötődését vizsgálják. (A vizsgálatról bővebben lásd az Etológia Tanszék egyik munkatársának, Gácsi Mártának a cikkét: A kutya mint az emberi kötődési viselkedés modellje?) A mérnököknek és az etológusoknak először egy közös nyelvezetet kellett kialakítani, hogy megértsék egymást, majd közösen kellett megtalálni azokat a kulcsszabályokat, amelyek az egyes szituációkban döntően befolyásolják a kutya viselkedését. "Elvileg minden hat mindenre, de nem egyforma erősséggel. Ha mindent megpróbálnánk figyelembe venni, akkor egy olyan kezelhetetlenül bonyolult modellt kapnánk, hogy esetleg a leggyorsabb számítógép is órákon át számolná, hogy a kutya egy adott szituációban a következő másodpercben mit csinált volna. Sok szituációt végigelemezve el kellett dönteni, hogy milyen hatásokat kell figyelembe venni, hogy a működés megfelelő legyen, és melyeket lehet elhanyagolni, hogy a modell még kezelhető maradjon" - mondta el Korondi. Ebbe a munkába kapcsolódott be Kovács Szilveszter és Vincze Dávid a Miskolci Egyetemen. Több mint 2 évig tartott, amíg sikerült a matematikai modellt úgy pontosítani és hangolni, hogy a modell működése kutyaszerű legyen. Ezzel párhuzamosan pedig elindult a robotlény fejlesztése.

Csóválja a farkát a magyar kutyarobot

Korondi elmondta, hogy a lábakon járó robotok kiegyensúlyozása önmagában is bonyolult kutatási terület, és ezek a robotok ma még nem elég gyorsak, ezért a magyar kutatók a mozgás ezen formáját el is vetették. A magyar kutyarobot ehelyett egy háromszög alakú szerkezeten alapszik, melynek minden csúcsában egy-egy több irányba elmozdulni képes kerékrendszer található. A mérnökök nem akarták azt sem, hogy teljesen kutyának nézzen ki a robot, mert akkor az emberek azt várnák, hogy teljesen kutyaszerűen működjön, miközben egy robotról van szó, amely arra készült, hogy a kutya kötődési viselkedését szimulálja. A szakembereknek azt is meg kellett oldaniuk, hogy a robot képes legyen "játszani", az idegenhelyzet-tesztben ugyanis nagy szerepe van a játéknak. A robotot végül úgy alakították ki, hogy képes legyen egy labdát karok segítségével magához fogni, és a gazdájához odavinni.

"Az egyik legnagyobb mechanikai kihívás a kutya farka volt, hogy miként lehet azt úgy megvalósítani, hogy valóban farokszerű legyen, mert a kutyánál a farok állása és csóválása kifejezi a belső állapotot is" - mondta Korondi. Ennek a kialakításában és az egész robot építésében nagyon nagy szerepe volt három mechatronikai mérnök hallgatónak, Kovács Bencének, Szájer Gézának és Varga Balázsnak, akik jelenleg is a szerkezet finomításán dolgoznak.

A kutyarobot "ruhájában"

A cél: legyünk elnézőek a robotokkal

Miklósi Ádám szerint, ha elfogadjuk, hogy a robotika nem embergyártás, hanem új funkciók keresése, és ezekhez megfelelő szociális képességekkel rendelkező szerkezetek előállítása, akkor a kutya jó általános modell, mert hordozza azokat a tulajdonságokat, amelyekről azt gondolják, hogy egy társas viszonyban (például a szolgától a társalkodónőig) fontosak. Ezek közé tartozik a kötődés, az ember iránti vonzalom kimutatása, a figyelem, és hogy visszajelezze a problémáit. Ez utóbbi különösen fontos, mert az emberek egymással szemben jellemtől függően többé-kevésbé toleránsak, míg ha egy számítógép hibázik (például olyat szeretnénk, amit nem tud végrehajtani), akkor annak nem nézzük el, mert a számítógépnek tökéletesnek kell lennie. "Ha megkérdezzük például egy barátunkat, hogy ő mit hallott, milyen idő lesz holnap, és végül nem lesz igaza, akkor nem szakítjuk meg vele a barátságot azért, mert nem úgy alakult, ahogy ő mondta. A robotoknál is az a fontos, hogy ezeket a problémákat áthidalják, mert ma erre nincsen megoldás. A kutya ebből a szempontból is különleges, mert élőlény, de nem ember, viszont hibázik, mégis toleráljuk neki. Ha a robotokat át tudnánk tenni ugyanebbe a kategóriába, akkor azonnal megváltozna a hozzájuk fűződő viszonyunk" - mondta Miklósi.