Aflevering S03e05 - Bram Vanderborght - Robots: Van Furby Tot Terminator

Deze aflevering is Bram Vanderborght, Professor Robotica bij VUB aan het woord. We hebben gepraat over het verleden, heden en toekomst van robotica. Wat komt er op ons af? Welke ethische vragen moeten we ons daarbij stellen? Welke rol heeft België in dit verhaal? Ontdek het nu. Wat is een robot? Spoiler alert: ? artificial intelligence Als mensen denken aan een robot, denken ze al snel aan een humanoïde robot, zoals Pepper. Maar wat moeten nu eigenlijk begrijpen onder de term 'robot'? Volgens professor Vanderborght is een robot een fysieke entiteit in de echte wereld. Vaak lees je bijvoorbeeld in de krant dat er een robot in een jury van een beauty contest zit, of in de raad van bestuur, maar dat zijn meestal geen fysieke robots. Dat is vaak artificiële intelligentie, of software, die beslissingen neemt. Dat zijn geen robots, het zijn fysieke entiteiten. Die kunnen humanoïde zijn, maar dat hoeft niet. Sensing, thinking, and acting Daarnaast moet een robot ook sensoren hebben. Dat zijn als het ware de zintuigen van de robot, waarmee het de omgeving kan waarnemen. Zo kan het autonoom, of semi-autonoom, beslissingen nemen om motoren (actuatoren, de spieren van de robot) in te zetten om de omgeving te kunnen beïnvloeden. Samengevat: sensing, thinking, and acting. Soms is het moeilijk om robots af te bakenen. Bijvoorbeeld modelbouwvliegtuigen zijn geen robots, want elke actie moest ondernomen worden door een mens. Nu zijn er drones. Is dat een robot? Volgens Bram wel. Hij geeft bepaalde commando's (ga omhoog, omlaag, draai), maar de drone neemt zelf wel de beslissing en voert de actie bijvoorbeeld niet uit als er een boom in de weg staat. Ergo: sensing, thinking, and acting. Aan robots zijn er dus fysieke aspecten, maar er wordt ook een mentaal (of denkend) element aan gekoppeld. Als Deevid denkt aan een typische robot, dan denkt hij aan een lasarm in een autofabriek. Dat is een klassieke industriële robot: daar zitten ook sensoren in, maar dat zijn eerder voorgeprogrammeerde robots. Zij hebben ook de controle om bepaalde trajecten uit te voeren. Die robots zijn eenvoudig, net zoals speelgoedrobots om kleuters te leren programmeren. "Dan kan je de analogie maken met dieren. Er bestaan heel geavanceerde dieren, en ook dieren met weinig intelligentie. Maar uiteindelijk zijn dat ook allemaal dieren," volgens Bram. Vrije Universiteit Brussel Als het gaat over robots, valt de naam van VUB al heel snel. De universiteit staat gekend als een autoriteit op dat vlak. Ze zijn zeker niet een van de grootste roboticacenters van Europa, maar ze zijn wel uniek in het multidisciplinair aspect. "Een robot is uiteindelijk een integratie van heel veel technologieën, waaronder uiteindelijk ook artificiële intelligentie, maar ook nieuwe materialen en sensoren." "De focus ligt bij ons ook op de mens-robot interactie; het medische, sociale en humane is belangrijk. Daarom gaan we multidisciplinair te werk: niet alleen robotica ingenieurs, maar ook fysiologen en sociologen werken bij ons samen. Dat is uniek. Bovendien hebben we ook veel ingezet op wetenschapscommunicatie. Als prof moet je vooral publiceren, en daar word je ook op afgerekend," volgens Bram. Daarnaast werkt VUB ook veel met overheidsmiddelen om de brede bevolking, en vooral kinderen, in te lichten over het nut en de gevaren van robots. Zo hebben ze bijvoorbeeld de organisatie van RoboCop Junior, een robotwedstrijd die georganiseerd wordt in Technopolis. "We zetten heel hard in op kinderen, want we hebben een tekort aan technische profielen en robotica ingenieurs. Daartegenover staan veel maatschappelijke uitdagingen waar robots een deel van het antwoord kunnen zijn. Robots spreken tot de verbeelding en we laten ze nu zien op een gestructureerde, educatieve manier," vertelt Bram. Hoe gaan ze te werk? Via een "teach the teachers" concept, waar ze via workshops leerkrachten opleiden zodat zij het voor hun eigen klas kunnen brengen. Zo bereik je een veel groter doelpubliek. Daarnaast tonen we ook onze realisaties op evenementen zoals RoboCop Junior. Ook bedrijven tonen hun realisaties daar. Bijvoorbeeld de Honda Asimo robot kwam regelmatig optreden en de winnaars kregen dan een meet and greet. Boston Dynamics Vandaag de dag is Boston Dynamics dan ook een grote speler in het veld. Bijvoorbeeld de Spot robot is nu top-of-mind. Volgens Bram zijn dat keigoede robots. "Daar zit ongelofelijk veel onderzoek en engineering achter. Zij hebben ook een groot voorbeeld: ze zijn kapitaalkrachtig. Vergelijkbaar met Elon Musk en zijn raketten. Ze werken volgens een build it, break it, fix it approach. Daardoor verbeteren de robots steeds." Die methode gaat ver. Ze schakelen alle veiligheidssystemen van zo'n robot uit, en duwen die dan letterlijk van een berg. Zo gaat er iets kapot, maar weten ze wel waar de zwakheden van de robot liggen. "Ze duwen hun technologie echt naar de limieten, waar wij heel lang bouwen aan een prototype en daar heel voorzichtig mee omgaan." Boston Dynamics heeft als output heel coole YouTube video's die miljoenen keren bekeken werden. Nu verkopen ze ook robots, zoals Spot, en nu ook Stretch die bijvoorbeeld magazijndozen kan vullen. Dat is natuurlijk niet zo spectaculair als een robot die een salto maakt, maar het heeft wel een economische waarde. Elk jaar maakte Bram een compilatievideo die veel bekeken werd. Die vind je hier.  Mechatronica en AI Recent is er een video uitgebracht met een dansende robot. Spectrum deed daar een interview en een van de vragen was hoeveel AI er aan te pas kwam. Het grappige is dat ze zelf nog op zoek zijn naar manieren om AI te implementeren in hun robots. Ze worden helemaal niet aangedreven door artificiële intelligentie, maar door mechatronica. Dat is een combinatie van mechanica en electronica. Daar worden 3D prints, lasercutters en tandwielen gecombineerd om een megatronisch collect te maken, dat vaak dus de robot is. "Voor mij is AI vooral het lerende aspect. Daar heb je model based controle. Zo kunnen we veilige robots bouwen en het ook mathematisch bewijzen dat de controlemethodes stabiel zijn. Op een bepaald moment hebben we echter geen modellen meer van hoe de omgeving eruit zijn. Bijvoorbeeld drones: als de ene boven de andere vliegt, dan zijn er disturbances die moeilijk in een mathematisch model te gieten zijn. Mijn visie is: we moeten niet alleen robots controleren met AI, niet alleen modelgebaseerd, maar die twee moeten elkaar meer en meer vinden." Het zien van de wereld, daar heb je AI voor nodig, maar ook voor de controle. Daarnaast heb je bijvoorbeeld robots die assemblage doen, dat is modelgebaseerd. Die kennis kunnen we ook met reinforcement learning aanbrengen. Het grote probleem van AI is dat je veel data nodig hebt, en voor robots bestaat er nog niet zoveel. Ook voor reinforcement learning heb je veel trials nodig. Voor reinforcement learning gebruiken ze Unity, omdat er een opkomst van virtual reality is. Ze gebruiken dit voor training van arbeiders, of voor mensen met een beroerte te laten revalideren (revalidatierobots). De uitdaging bij Unity is dat de fysica die daarachter zit, onvoldoende is in veel gevallen, om bijvoorbeeld bij een assemblage goed te zien of een vijs in een gat past. "Op de interfaces tussen twee blokjes krijg je veel instabiliteit, zodanig dat wanneer de fysica belangrijk is, het onvoldoende is om de robot te laten leren. Dan gebruiken we ook andere simulatoren." "Dat is de uitdaging van robotica. We kunnen de fysische wereld niet vereenvoudigen of onder de mat schuiven." Pepper, de Europese robot Pepper, de robot die Raccoons ook gebruikt, werd ontwikkeld door een Frans bedrijf (ondertussen gekocht door Japan). Eigenlijk worden Europese landen onderschat als het aankomt op robots. Een derde van de robots zijn Europees. Pepper wordt bijvoorbeeld in het universitair ziekenhuis van Brussel gebruikt omdat vrijwilligers terug moesten werken of studeren. De robot neemt nu de taak over om te zeggen tegen mensen dat ze hun mondmasker moeten dragen. "Voor mensen is dat eigenlijk een saaie taak om dat duizend keer per dag te zeggen en zo'n robot is daar ideaal voor. Ze zijn geschikt om heel korte interacties te doen in een gekende omgeving, zoals bijvoorbeeld een ziekenhuis." Een van Raccoons' projecten met Pepper was bijvoorbeeld ook in Museum M, de tentoonstelling Sprung A Leak van Cecile B. Evans. De kunstenares had een artistiek concept uitgedacht, een soort toneelstuk van twee Peppers. Het resultaat was heel intregerende interactie tussen kunst en het technische. Menselijke, sociale robots "Robots verleiden je door hun menselijk uiterlijk. Je begint er ook menselijke sociale interactie te vertonen terwijl dat maar een stuk plastic is met motoren. Maar de vorm en de bewegingen zorgen ervoor dat het heel natuurlijk overkomt. De robot gaat nooit stilstaan en iets zeggen. Hij gaat altijd een klein beetje bewegen. Het nut is nul, maar het maakt het levendiger." Zo is het belangrijk dat een robot met de ogen kan knipperen en bepaalde bewegingen kan doen. "Dat sociale is een succesfactor, maar zo'n robots, en het design ervan, creëren een zeker verwachtingspatroon. Pepper heeft handen, maar kan geen koffie brengen. Mensen verwachten dat wel, omdat ze handen heeft. Het is dus heel belangrijk bij de ontwikkeling van het uiterlijk van een robot om stil te staan bij het verwachtingspatroon," volgens professor Vanderborght. Ook over de grootte van de robot is nagedacht. Je kijkt er altijd op neer. De eerste Asimo robots waren veel groter, daar had je schrik van. Pepper is wel voldoende groot om aan lichtschakelaars te komen. "We kunnen zelfs verder gaan: waarom is Pepper wit? Is daar een ras aan verbonden? Waarom heeft het een vrouwelijke stem?" Je kan bijvoorbeeld vragen aan Pepper of het een jongen of meisje is. Dan antwoordt de robot dat hij ontworpen is als jongen, maar dat het eigenlijk niet uit, ik ben maar een robot. Er werd dus een antropomorfisch geheel aan gegeven. Ethiek "Er is natuurlijk ook een ethisch aspect. Je moet daar goed over nadenken. Technologie wordt vaak ontwikkeld door blanke, jongen, vaak alleenstaande mannen. Maar de technologie wordt wel gebruikt door (hopelijk) iedereen. We moeten nadenken over de impact die de technologie gaat hebben op hun levenswijze en ons de vraag stellen of het voldoende inclusief is," zegt Bram. Dat zien we ook bij AI systemen en het hele black lives matter verhaal, maar ook bij vrouwen en de Amazon HR. We moeten over inclusiviteit nadenken, want dat heeft een bewuste en onbewuste, gigantische impact. Ook dual use is belangrijk. Kan de technologie gebruikt worden voor militaire toepassingen? "In Amerika ondersteunt DARPA, de Amerikaanse militaire onderzoeksgroep, niet alleen aanvallende robots, maar ook bijvoorbeeld voetprotheses. Heel veel soldaten hadden nood aan een betere prothese dan op de markt te vinden was. Ook robotchirurgie vindt zijn oorsprong in een militair context." Dat is de uitdaging van robotica. Het is breed beschikbaar, bijvoorbeeld heel veel mensen hebben drones. Veel mensen gebruiken dat om werk efficiënt te kunnen doen - denk maar aan journalisten. Maar het wordt ook door terreurgroepen gebruikt. Ze modificeren drones om er een bom mee te droppen in vijandelijk gebied. Een atoombom ontwikkelen is moeilijk, maar robottechnologie is wijd beschikbaar. Er kan op een slechte manier gebruik van gemaakt worden. "We moeten technologie blijven ontwikkelen voor de goedheid van de mens, maar we moeten wel nadenken over de limieten van die technologie. Militaire robots is daar een van, maar veel robots hebben ook privacy issues. We moeten bewust omgaan met de gevaren en de opportuniteiten." Homo Roboticus, autonome wapens en gevaren Homo Roboticus dacht na over robots, niet als een utopie of een distopie die ons overkomt. Het blijft technologie die door mensen wordt en we moeten als maatschappij nadenken over hoe we robots gaan inzetten. Dat is waar Europa op wil inzetten: die ethische AI in robotica. "Vaak zien mensen dat als een showstopper, maar ik denk dat Europa zich moet differentiëren en ethische robots moet bouwen en niet overspoeld te worden met niet-ethische AI. Daar is een window of opportunity voor Europa." België was het eerste land die het gebruik van autonome wapens heeft verboden. Volgens Deevid is dat gemakkelijk om te doen omdat ze er nu nog niet zijn, maar wat als er ooit oorlog is? Gaan we dan volharden en blijven vasthouden aan ethische waarden, zeker als we dat militair nadeel hebben? Fun fact: Bram heeft geholpen aan die wetgeving. "Er is een nadeel aan autonome wapens, waar de software een beslissing neemt over leven of dood, want de technologie is niet op punt. Ze kan geen onderscheid maken tussen burger of soldaat en tenzij je de vijand vraagt om een fluohesje aan te doen, dan ga je niet ver geraken." Waar het volgens Bram wel een rol kan spelen, is op het slagveld. "We moeten niet naïef zijn dat iedereen vredelievend is. Robots kunnen een rol hebben, maar dan moeten we een doordachte rol geven. Er kunnen veel neveneffecten zijn." Ook toen de F35 aangekocht werd, heeft Bram veel opiniestukken geschreven. Hij vond het geen slimme investering, zeker als je drones kan gebruiken om terroristische groepen op te sporen, of zelfs vervuiling op de Noordzee. "Volgens mij hebben drones een veel breder gebruik dan F35, dat een soort Zwitsers zakmes is. Ze willen die alles kunnen laten doen, maar eigenlijk kan het niets deftig." In de wetgeving staat niet de ontwikkeling van robottechnologie, omdat hij daar niet in gelooft. Robots zijn een verzameling van technologieën, die je ofwel kan inzetten om killer robots te maken, ofwel om mensen te helpen, maar die basistechnologie is allemaal hetzelfde. Wat gaat je dan tegenhouden in de ontwikkeling? Momenteel is het gebruik van autonome robots nog niet mogelijk, maar in de toekomst kan dat veranderen. "Technologie heeft niet dezelfde emoties, zoals angst, dus misschien in de verre toekomst kunnen robots ethischer zijn, maar dat is nu nog niet het geval." Stel dat er een droneaanval zou plaatsvinden bij onze kerncentrales, dan vindt Bram wel dat je autonome systemen moet hebben om die aanval tegen te slaan. "Dat is uiteraard nog iets anders dan killer robots." Toekomst van robotica Het is een interessant tijdperk voor robotica. Drones zijn geëxplodeerd, zelfrijdende wagens worden 'normaal', ... Waar gaan we naartoe? "De uitdaging is dat de robots niet zo kunnen scalen als Facebook of Google. Elke robot moet gefabriceerd worden, onderhouden worden... Als een startup oprichten een marathon is, dan is een robotica startup een decathlon. Je hebt zoveel disciplines nodig om een werkend product te krijgen." Je bouwt niet zo snel een robot. Dat zijn veel langere en kapitaalsintensievere ontwikkelingen. Bram hoopt dat we binnen 10 jaar de robots op de markt krijgen die we vandaag in de labo's ontwikkelen. Bram denkt ook dat er misschien een soort Alexa komt, met een bewegend aspect. Zo had je bijvoorbeeld Jibo van MIT, waar tientallen miljoenen dollars geïnvesteerd in werden. Zij hebben niet de verwachtingen kunnen inlossen. Op dat moment was het te vroeg, ze hebben te veel beloftes gedaan. "Expectation management is heel belangrijk. Daar moeten we heel voorzichtig mee omgaan en stap voor stap robots functies geven." (-> Opiniestuk van Bram vind je hier)  We komen op een soort kantelpunt waar we veel gefaalde pogingen zien - een soort grens tussen 'onmogelijk' en 'gemakkelijk'. "Falen is super belangrijk, en we hechten er onvoldoende belang aan. Er worden alleen positieve resultaten getoond, maar er valt net veel te leren over dingen die niet werken." Zo heb je bijvoorbeeld het Starship van Elon Musk dat opnieuw ontplofte. Dat mag een faling zijn, maar je leert er wel veel uit.  "Je moet heel veel falen, proberen, daaruit leren, en zo evolueren. We moeten falingen doormaken om zo de best practices te leren," volgens Bram. Europa en België in het roboticalandschap "Ik denk dat België heel veel robotica startups en relevante bedrijven heeft. Europa staat sterk in robotica, en België staat nog steeds in de top 10 voor het aantal robots per 10.000 industriële arbeiders. Dat maakt dat er verschillende robotbedrijven actief zijn en nieuwe afzetmarkten vinden. Er zijn wel veel moeilijkheden, want je hebt veel kapitaal nodig, maar al bij al doen ze het wel goed met zo'n gelimiteerde budgetten." Bram denkt niet dat we de markt gaan overheersen, maar hij vindt het wel belangrijk om een gezond robotica ecosysteem te hebben als we de noden hebben. België is daartoe in staat, als je bijvoorbeeld kijkt naar de unicornbedrijven in de biotech industrie. "Dat moeten we ook op roboticavlak kunnen realiseren," sluit Bram af. Ontdek onze big question over robots hier!  https://youtu.be/ByIssbyO4Dk