Come sostenuto nel loro ultimo libro dalle due autrici, cambiare il nostro ambiente a piccoli passi aiuterà i robot a collaborare in modo più efficace e sicuro con gli esseri umani.
di Laura Major e Julie Shah
AI che porta a un minor numero di incidenti automobilistici e una minore congestione stradale. Sistemi robotici di potenziamento personale che collaborano con le persone che stanno invecchiando. Inservienti robotici che rendono i pronto soccorso più sicuri ed efficienti. Nel loro nuovo libro, What to Expect When You’re Expecting Robots, Laura Major e Julie Shah immaginano vantaggi simili a quelli della vecchia sitcom Jetson dalla collaborazione uomo-robot.
“Le persone sembrano preoccuparsi se un giorno i robot ci renderanno obsoleti , se diventeranno più intelligenti, più veloci e migliori dei loro creatori umani. Ma la realtà è che i robot e gli esseri umani saranno probabilmente sempre bravi in cose diverse”, scrivono. “È possibile che alcuni dei nostri problemi sociali più ostici possano essere affrontati meglio dal tipo di collaborazione che prevediamo”.
Major e Shah sono adatte per esplorare il futuro della collaborazione uomo-robot: Major è CTO di Motional, una joint venture di veicoli a guida autonoma di Hyundai e Aptiv, e Shah, professore associato di Aero-Astro, si concentra sulla collaborazione tra robot industriali e umani come direttore dell’Interactive Robotics Lab del MIT. Questo estratto dal loro libro esamina come si possa adattare progressivamente l’ambiente per trasformare i robot in collaboratori efficaci.
È venerdì sera e non sei riuscito ad andare al centro commerciale per ritirare il regalo per la festa di compleanno di tuo figlio questo fine settimana. Quindi accedi ad Amazon per vedere cosa è disponibile per la consegna il giorno successivo. Oltre al regalo, trovi lampadine per sostituire quella bruciata nella tua lampada da tavolo e trovi un nuovo libro che ti interessa. Fai clic su “Effettua il mio ordine” e poco dopo, i robot nei magazzini di logistica di Amazon sono in movimento per assicurarsi che i prodotti scelti ti vengano consegnati in tempo.
Il magazzino è pieno di piccoli robot piatti che tremolano sotto gli scaffali pieni di tutto, dai frullatori ai cappotti di lana alle seghe da tavolo. Quando il tuo ordine è pronto, i robot vicino agli scaffali con i tuoi prodotti vengono avvisati. Scivolano sotto gli scaffali necessari, li sollevano e sfrecciano attraverso il magazzino, fermandosi e avviandosi, muovendosi a destra e a sinistra, “danzando” attorno a tutti gli altri robot che si muovono a loro volta attraverso il magazzino. È davvero uno spettacolo bellissimo.
Potresti essere sorpreso di apprendere, tuttavia, che questi robot sono per lo più ciechi. Dotati di pochi sensori, “navigano” nel loro mondo guardando direttamente la carta fissata sul pavimento da lavoratori umani. Il magazzino è una grande griglia, con un motivo di carta unico fissato con nastro adesivo al pavimento di ogni quadrato della griglia. I robot seguono semplicemente la sequenza di cartamodelli che passano per confermare la loro posizione.
Quando uno dei pezzi di carta viene strappato dalle ruote dei robot, una persona mette in pausa i robot per entrare nello spazio e ritagliare il foglio a terra. Amazon ha 175 centri logistici in tutto il mondo e questi robot attualmente sfrecciano in 26 di essi, lavorando con gli esseri umani per evadere i tuoi ordini.
Potrebbe sembrare una soluzione poco tecnologica, ma Amazon, una delle aziende di maggior successo al mondo, sceglie ancora di fissare la carta sul pavimento. Perché? I robot con meno sensori sono meno costosi e hanno meno probabilità di guastarsi. I robot sono molto più affidabili se li si programma per seguire uno schema di tracce sul terreno che se si cerca di far osservare loro il mondo che li circonda, rilevare ostacoli, pianificare un percorso intorno agli ostacoli e poi continuare a cercare la loro destinazione. A volte la semplicità è la cosa migliore.
Le nostre società non sono attualmente costruite per gestire le esigenze di robot indipendenti, ma allo stesso tempo non c’è accordo sul fatto di creare semplicemente robot che necessitano solo di ciò che la nostra infrastruttura offre attualmente. Mentre cose come semafori, segnali di limite di velocità, coni arancioni, rampe interstatali e strisce pedonali aiutano gli esseri umani a coordinare le attività di chi guida veicoli e dei pedoni in modo sicuro ed efficiente, i robot avranno ancor più bisogno di supporto ambientale. I loro sistemi sensoriali assorbono molti dati sul mondo che li circonda, ma non sono bravi come noi a ricavarne il significato.
La buona notizia è che possiamo cambiare il nostro ambiente a piccoli passi in modo da rendere il mondo molto più accessibile ai robot e più sicuro per noi. L’aviazione offre un buon esempio.
Imparare dal traffico aereo
Il passeggero medio di un aeroplano probabilmente non si rende conto che gli aerei volano in corsie, seguendo una traccia virtuale, una tecnica di navigazione chiamata breadcrumb, progettata attorno a una rete di fari a terra fissi che ha rivoluzionato la sicurezza dell’aviazione. Questi aiuti alla navigazione permettono ai piloti e ai controllori del traffico aereo di rintracciare la posizione dell’aereo e sono stati utilizzati da molto prima dell’esistenza del GPS.
Lo spazio aereo è stato anche suddiviso in diversi livelli di volo e tracce che agiscono come corsie autostradali, tranne per il fatto che queste corsie sono molto larghe per adattarsi all’alta velocità degli aeromobili, ai potenziali errori nelle stime di posizione e ad altri fattori, come le turbolenze di scia create da ciascun piano. Oggi le corsie verticali sono separate l’una dall’altra da 300 metri. Queste corsie nel cielo riducono al minimo la possibilità che i velivoli si incrocino inaspettatamente e si scontrino. Semplificano inoltre le procedure per la gestione del traffico aereo.
Per esempio, se due aeromobili sono in rotta di collisione, invece di cercare di calcolare esattamente quando ognuno arriverà al punto di collisione, o raccomandare una leggera manovra a uno dei piloti per prevenire lo scontro, i controllori del traffico aereo in genere chiedono a uno di salire di 300 metri, e allora è garantito che i due aerei non si avvicineranno l’uno all’altro, perché si trovano in corsie separate.
Strutturare lo spazio aereo in questo modo ha avuto un enorme impatto sull’efficienza e sulla sicurezza del trasporto aereo, perché offre regole chiare che regolano il comportamento di ogni aereo nel cielo. Oltre a considerare il modo in cui lo spazio aereo è condiviso in modo sicuro, la storia della navigazione aerea offre altre lezioni per imparare a lavorare in modo efficace con i robot.
Fin dai primi giorni dell’aviazione, gli aeroplani dovevano essere attentamente coordinati. All’inizio, abbiamo semplicemente usato i falò alla fine delle piste di notte, e i piloti hanno fatto riferimento alla luce sfolgorante per atterrare. Successivamente, sono stati installati i beacon e gli aerei potevano utilizzare la navigazione radio per trovare la pista anche in una giornata nuvolosa. Il segnale modulato dei trasmettitori viene ricevuto sull’aereo. La posizione del trasmettitore viene calcolata utilizzando il tempo di volo tra i segnali ricevuti e questi dati vengono utilizzati per determinare la posizione del velivolo.
Inizialmente questo è stato calcolato a mano, ma ora è automatizzato ed estremamente efficace. La seconda guerra mondiale ci ha portato la sorveglianza radar, consentendo ai controllori del traffico aereo di tracciare gli aerei senza fare affidamento sui trasmettitori, specialmente nello spazio aereo congestionato come l’area intorno agli aeroporti.
Ma la vera rivoluzione nel traffico aereo avvenne nel 1956, in seguito alla collisione di due aerei sul Grand Canyon. Gli aerei stavano operando in uno spazio aereo incontrollato, dove i piloti avrebbero dovuto “vedere ed evitare” altri velivoli senza alcun aiuto esterno. Entrambi i piloti stavano manovrando attorno a nubi cumuliformi sparse per avere una migliore visuale del canyon, ed entrambi sono entrati nella stessa nuvola, rendendo impossibile vedersi l’un l’altro. Tutti i 128 passeggeri sono deceduti.
Questa collisione a mezz’aria, avvenuta durante l’ascesa dell’aviazione commerciale, creò il panico. Le regole dell’aviazione all’epoca non avevano un buon modo per proteggere gli aerei da questo tipo di incidenti. La soluzione era centralizzare la gestione dello spazio aereo. Il Congresso degli Stati Uniti stanziò 250 milioni di dollari per aggiornare il sistema delle vie aeree nazionali e creò la Federal Aviation Administration (FAA), conferendole ampia autorità per combattere i rischi legati ai voli aerei.
La FAA ha imposto un’ampia separazione tra gli aerei e le “super autostrade del cielo” pianificate per collegare le principali città della costa orientale e occidentale, ritagliando lo spazio aereo con regole separate per facilitare diversi tipi di voli attraverso il paese. Un giorno avremo bisogno di un’agenzia così centrale per creare regole, sviluppare il supporto esterno per la navigazione e regolare altri aspetti del funzionamento e del controllo dei robot? Possibile. Di sicuro, però, la cooperazione del settore per negoziare le risorse condivise che questi robot utilizzeranno – le nostre strade, marciapiedi, corridoi e corridoi – sarà fondamentale.
Lavorare in sicurezza, fianco a fianco
Le fabbriche stanno imparando a lavorare con i robot da alcuni anni. Oggi, le aziende automobilistiche sono piene di grandi bracci robotici in rapido movimento che operano solo in ambienti altamente controllati confinati da gabbie. Le parti che i robot stanno manipolando devono essere posizionate con precisione: se sono fuori posto anche di pochi millimetri, l’intera operazione si interrompe. E i robot non possono percepire le persone nelle vicinanze. Se qualcuno dovesse entrare nel loro spazio, sarebbe un grave pericolo per la sicurezza.
Tuttavia, la verità è che relativamente poco lavoro nella maggior parte delle fabbriche, anche quelle automobilistiche, può essere strutturato in modo così accurato per i robot. La carrozzeria di un’auto può essere costruita quasi interamente da robot, ma il resto del lavoro, l’installazione di cavi, sedili ed elementi del cruscotto, è ancora svolto quasi interamente dalle persone. Questo lavoro non potrà essere eseguito esclusivamente da robot per il prossimo futuro, perché richiede abilità che i robot non hanno ancora.
Ma gli ingegneri di produzione si stanno rendendo conto che il lavoro già svolto dai robot, come assemblaggio, saldatura e confezionamento, può essere fatto meglio e più velocemente se i robot vengono liberati dalle loro gabbie per lavorare a fianco delle persone. Piuttosto che cercare di riprodurre i compiti di un lavoratore umano, i robot possono assistere attivamente l’essere umano, consegnando la parte giusta al momento giusto, per esempio, e quindi migliorare drasticamente la produttività della linea.
Alcuni studi dimostrano che, con una stretta collaborazione tra esseri umani e robot, le attività possono essere eseguite in modo molto più efficiente, raggiungendo una velocità superiore dell’85 per cento rispetto a quando gli esseri umani eseguono attività di assemblaggio senza l’assistenza del robot.
Le aziende stanno quindi affrontando la sfida di gestire queste macchine complesse in modo sicuro per le persone che le circondano. L’intelligenza del robot necessaria per monitorare il progresso degli esseri umani e anticipare ciò di cui hanno bisogno è ben lontana dal robot industriale cieco in una gabbia, o anche dai robot nei magazzini di Amazon che navigano utilizzando pennarelli di carta.
Le fabbriche oggi hanno bisogno di una tecnologia che consenta un rapporto più stretto tra uomini e macchine, proprio come la moderna e complessa coreografia di aerei che attraversano i cieli. E per far funzionare questa tecnologia, abbiamo bisogno di metodi sicuri per garantire che i robot non possano danneggiare chi lavora con loro.
Recentemente, gli scienziati hanno creato modi nuovi e dinamici per contrassegnare lo “spazio personale” per persone e robot, e questo consente una stretta collaborazione fisica nella produzione senza mettere in pericolo i lavoratori. Al posto di una demarcazione statica tra robot e spazio umano, l’ambiente industriale è dotato di nuovi sensori che funzionano efficacemente come recinzioni virtuali.
Se una persona si avvicina a un robot e attraversa il recinto virtuale, il robot smette immediatamente di muoversi. In ambienti più avanzati, i sensori vengono utilizzati per creare zone di sicurezza dinamiche, in cui la distanza tra la persona e il robot viene monitorata attivamente. Quando la persona si avvicina al robot, il robot rallenta, dando alla persona il tempo di reagire prima che il robot si fermi completamente.
Proprio come gli aeromobili hanno regole diverse per la separazione nell’aria, i robot industriali devono conformarsi a quelli che sono noti come standard di “monitoraggio della velocità e della separazione”, mantenendo le distanze specificate dalle persone in base alla loro velocità. Più velocemente si muove il robot, più lontano deve stare dalle persone e quando una persona si avvicina al robot, deve rallentare e fermarsi.
Uno dei primi sistemi di questo tipo è stato implementato in uno stabilimento BMW a Monaco di Baviera nel 2017. Un collaboratore umano ha lavorato sotto un imponente robot industriale arancione, due o tre volte la sua altezza, mentre negoziavano in sicurezza lo spazio condiviso della fabbrica per costruire automobili.
Questi semplici interruttori, dalle gabbie fisiche alle recinzioni virtuali e dalla demarcazione statica dello spazio sicuro alla regolazione dinamica delle zone sicure, rendono più facile per gli esseri umani e i robot collaborare alle attività di produzione, completandole in modo più efficiente o secondo uno standard più elevato rispetto a quello umano o robotico presi separatamente.
Le “regole della strada” per lavorare con i robot non devono essere statiche. Possono adattarsi nel tempo man mano che i robot diventano più capaci e ci abituiamo a loro. Man mano che i robot si evolvono, possiamo liberarli dalle loro “corsie” fisse. Attraverso una negoziazione più dinamica delle risorse condivise, possiamo fare grandi passi avanti verso l’integrazione dei robot negli ambienti umani.
Adattato da What to Expect When You’re Expecting Robots: The Future of Human-Robot di Laura Major e Julie Shah. Disponibile su Basic Books, parte di Hachette Book Group.
Immagine di: Jack Snelling
(rp)
