来源标题:科学家教机器人像儿童那样学习
儿童更擅于感知他人意图
麦兹奥夫以往的研究表明,18个月大的儿童能推测出大人动作的意图,并能想出其他方法达到他们想要的目的。
在一个案例中,儿童看到大人想拉开一个玩具杠铃,但未达到目的,因为杠铃是粘在一起的,大人的手滑到了杠铃末端。儿童看着这一切,然后决定用另一种方法:用他的小手指抓住杠铃末端,更加用力地猛拉——重复大人想要做的。
从某种程度上说,儿童更擅于感知他人的意图,他们通过对自身的探索,学习物理规律,了解自己的行动对事物的影响,甚至能积累足够的知识向他人学习,并理解他们的意图。麦兹奥夫认为,儿童之所以能学习得那么快,原因之一就是他们特别爱玩。
“儿童在玩的时候,看起来是毫无目的,但却是一种学习。”麦兹奥夫说,“这正是儿童很有创造性的秘密。如果他们想知道怎么玩一个新玩具,就要用到玩其他玩具时的经验。在玩的过程中,他们也在学习着一种思维模式,即自己的行动会对外界造成怎样的改变。一旦有了这种思维模式,他们就有了解决新问题的能力,并开始推测别人的意图。”
用“学习概率模型”指导机器人
利用对儿童的研究,拉奥团队开发了机器学习算法——一种学习概率模型:让机器人观察自己的动作,看不同动作可能带来什么样的不同后果,然后用这种学习概率模型,推测一个人究竟想做什么,并完成他的意图,甚至在机器人无法确定时,还能“询问”求助。
研究团队用两个不同的场景对他们的机器人模型进行了测试:一个是计算机模拟实验,其中的机器人能通过追踪人类的目光学习;另一个是真的机器人,能通过模仿人类行动来学习,比如移动桌子上的玩具。
在目光追踪实验中,机器人学习了一种如何移动头部的规则模型,并假定人类转头也遵循这一模型。当人在屋内环视时,机器人会追踪他头部移动的起点和终点,用这些信息算出他在看什么地方,然后用学到的头部运动规则,把自己的头转向人所看的地方。
研究人员还重复了麦兹奥夫对儿童所做的一个实验,让一个大人看向某个地方然后蒙住眼睛时,儿童会对那个地方视而不见,或者也看向那里并蒙住眼睛,表示不感兴趣,因为按他们的理解,大人其实是不想看那里。研究人员让机器人“理解”蒙住眼睛(视而不见)的后果,它们就不再追踪人类转头所看的地方。
“儿童通过自身的体验来理解他人的行为,我们的机器人也是这样。”麦兹奥夫说。
在第二个实验中,研究人员让机器人模仿人类移动桌上的物体并把它们擦干净。在学习模型的指导下,它们每次都不是生硬地模仿人类动作,有时还会用不同的方法来达到同样目的。
华盛顿大学计算机科学与工程博士生郑宰永说:“抓取、拿起、移动这些动作对机器人来说比推要困难,让人类把一个物体拿到另一个位置或许更容易,也更可靠,但还要知道目的是什么,这是机器人技术中的一个难题,也是我们致力研究的问题。”
虽然实验最初只是学习怎样推断目的、模仿简单动作,但研究人员还打算探索这种模型能否帮助机器人学习更复杂的任务。
“儿童通过玩耍观察别人来学习。”麦兹奥夫说,“他们是地球上最棒的学习者——为什么不设计一种能像孩子那样毫不费力学习的机器人呢?”