私たちは今、人間社会の根本的な技術的再構築の真っ只中に生きています。かつてはSFの世界の片隅でしかなかった機械が、私たちの生活に浸透し始めています。もしあなたがまだロボットと共に働いていないなら、近い将来、そうなるかもしれません。自動運転車は私たちの道路を一変させると期待されており、真に洗練された最初のロボットは、病院や建設現場、さらにはウォルマートでさえも働き始めています。
しかし、自律革命の背後には山積する問題が横たわっています。楽観的に捉えるなら、課題と言えるでしょう。そこで、ロボット工学者らのパネルが、科学誌「Science Robotics」で、この分野における10大課題を提示しました。これらの課題は、非常に興味深い分野にまたがっています。電気技術者による新しいモーター、材料科学者による新素材、そして社会科学者による倫理ガイドラインまで、多岐にわたります。ロボット革命がどこへ向かうのかは定かではありませんが、確かなのは、それが多くの科学分野に影響を与えるということです。
「これを、人々を結集させて違った考え方をするための多様な研究分野の出発点として使いたい」と、ロンドン大学インペリアル・カレッジのロボット工学者で筆頭著者のヤン・グアン・ジョン氏は言う。
ヤンら
作品集
まずは物理的な部分、ハードウェアから始めましょう。パネルディスカッションでは、ヒューマノイドロボットや協働ロボットといった特定の種類のロボットの課題についてはあまり議論されませんでした。「これは意図的なものです」とヤン氏は言います。「私たちは時に、より根本的な視点で、どのように違うことができるか、自然からどのように学ぶことができるか、新しい素材をどのように活用できるかを考えるよりも、具体化にばかり気を取られがちですから」
ロボットは、主に材料の制約から、いまだに大部分がぎこちなく、無感覚で、どこかカクカクした機械のままです。しかし、状況は変わりつつあります。まず、ロボットはより愛らしいものになりつつあります。「ソフトロボティクス」という名の分野では、エンジニアたちは、例えば油の流れを利用して形を変える、柔らかい機械を開発しています。これは、人間が作業する上ではるかに安全なロボットにつながる可能性があります。しかし、まずエンジニアたちは、ソフトロボットが穴が開いた場合に自己修復できるようにするなどの課題を克服する必要があります。現在、あるソフトロボットハンドは自己修復が可能ですが、それは誰かが40分間熱を加えることでのみ可能です。理想的には、ロボットが室温でこれを自力で実行できるようになるでしょう。
これは、自然界で既に効果が実証されているバイオミミクリーと呼ばれる手法からヒントを得る際に特に重要です。例えば、人間の手を模倣したい場合、人間に優しく、かつ損傷時には自己修復する柔らかい素材を開発する必要があるかもしれません。しかし、それだけではありません。手は筋肉、腱、そして微細な骨が詰まった非常に複雑な器官です。ロボット工学者は、どのようにしてこの器官を再現し、ロボットに人間と同等の技能を身につけさせることができるでしょうか？ まあ、細部まで模倣するのはおそらく解決策にはならないでしょう。そうなると、人間の手のような複雑な構造を持たずに、人間の手に匹敵する器用さを実現することが課題となります。
バイオミミクリーのもう一つの良い例は、キャシーという名のロボットです。まるで鳥の脚を切り離したような姿をしています。興味深いのは、キャシーの開発者が「鳥の脚か、それを真似しよう」とは決して言わなかったことです。彼らは数学的に最も効率的な方法を考え出し、それがたまたま鳥の脚に似ているだけなのです。とはいえ、自然を模倣するロボット、特にヒューマノイドロボットにとっての課題は、生物の比類なきエネルギー効率を模倣することでもあります。そして、アリのように小さなものを模倣したい場合、アクチュエーターと呼ばれる従来のモーターで動かすのは至難の業です。アクチュエーターは非常にかさばりがちです。
この問題を回避する一つの方法は、ロボットを単独の主体としてではなく、分散型全体の一部として考えることです。例えば、複雑な構造物を構築するために協力する小型ロボットや、収穫のために協力する農業ロボットを想像してみてください。つまり、わずか数ミリの機械をどのように設計するかを考える必要があるのです。
学校へ、学校へ、人間たちに私がバカじゃないことを証明するために
もちろん、相互接続された小さなロボットを構築するには、数百、場合によっては数千ものマシンを連携させるアルゴリズムも必要です。これは、ロボット工学における課題のソフトウェア面へと繋がります。AIは純粋にデジタルな領域では大きな進歩を遂げていますが、AIを具体化するとなると、それは全く別の話です。
例えば、アルゴリズムは試行錯誤によって物体認識などの新しいスキルを迅速に習得できます。これは強化学習と呼ばれます。しかし、ロボットに子供のパズルの完成方法などを学習させようとすると、試行錯誤は純粋な仮想世界で可能な迅速な反復よりもはるかに長くかかる可能性があります。したがって、今後の課題は、ロボットに現実世界で新しい物体を操作させることになるでしょう。
ライダーなどのセンサーがより高性能になり、より安価になったことで、ロボットの自動運転能力は大幅に向上しました。しかし、ロボットが噴水に落ちたり、歩道で犬を轢きそうになったりすることは頻繁に起こります。この点は改善の余地があります。
ロボットが人間とどのように共存するかについては言うまでもありません。ロボット工学が直面する最も興味深い課題は、おそらく人間と機械がどのようにインタラクトするか、つまりヒューマン・ロボット・インタラクションと呼ばれる分野でしょう。互いに邪魔にならないようにする、ロボットが倒れたら助けてあげる、といった単純なことのように見えますが、実際にはすぐに複雑になります。例えば昨年、サンフランシスコではホームレスに嫌がらせをしたとして警備ロボットが問題になりました。
一方、私たちは機械と、感情的にも肉体的にも、どのような絆を築くのでしょうか？メーカーがこうした絆を悪用し、例えば子供たちにますます高度なロボット人形を買わせようとしたらどうなるでしょうか？ロボットがあなたを愛してくれないのに、本当に愛せるでしょうか？倫理的に言えば、ロボットの未来は少々複雑なものになりそうです。
人間とロボットのインタラクションの大部分は、より無害なものになるでしょう。実際、多くの業界ではそれが当たり前になるでしょう。外科医はすでにダ・ヴィンチ・システムのようなロボットと連携していますが、将来的には、傷口の縫合といった退屈な作業を機械に委ねる責任をますます増やしていくことが課題となるでしょう。それはつまり、人間とロボットのインタラクションが真に繊細なダンスを踊るようなものになることを意味します。外科医は機械のすぐそばで、互いに邪魔されることなく作業するのです。
近い将来、ロボット工学に関わらない人がいるだろうか？「私たちの10の課題を見れば分かります」とヤン氏は言う。「材料科学からは材料、電子工学からは電力、コンピュータサイエンスからはナビゲーション制御、生物学からはハードウェアシステムといった分野が出てきます」。そして倫理学者、脳インターフェースを扱う神経科学者、そして新しいヒューマノイドロボットがハッキングされて暴走しないようにするセキュリティ担当者もいる。まさに家族ぐるみの取り組みになりそうだ。
