AIを使って家の掃除方法を学習するロボット

一見普通の家の中で、天井から吊り下げられたロボットがスポンジを持った腕をゆっくりと伸ばし、キッチンの表面を丁寧に拭き掃除している。その近くでは、別のロボットが薄型テレビを優しく掃除しており、テレビがわずかに揺れている。

清掃ロボットは、カリフォルニア州ロスアルトスにあるトヨタ・リサーチ・インスティテュート（TRI）に設置された模擬住宅で生活しています。同研究所の研究者たちは、家庭用ロボットという夢の実現を目指し、様々なロボット技術をテストしています。

日本の住宅は狭く、雑然としていることが多いため、研究者たちは独創的な解決策が必要だと気づきました。「天井をどう活用できるか、考えたんです」とTRIのロボティクス担当副社長、マックス・バジュラチャルヤ氏は言います。

マサチューセッツ州ケンブリッジにあるトヨタの別の研究所では、ロボットがカップや皿を拾い上げ、食器洗い機に食器を入れる練習をしています。ロボットは、確実に、そして何も傷つけることなく動作するために、物体を正しく掴む方法を学習する人工知能アルゴリズムを活用しています。また、ロボットはTRIが開発した触覚を備えたソフトグリッパーも使用しています。

トヨタはプロトタイプの商品化時期をまだ決めていないが、潜在的に大きな市場に早期参入したい考えだ。

日本の自動車メーカーは、自動車製造における専門知識を家庭や職場向けのより高度なロボット工学に活用できると期待し、2015年に10億ドルを投資してトヨタ・リサーチ・インスティテュートを設立した。

トランプをする人間とロボットのシルエット

同研究所のCEO、ギル・プラット氏は、現代の自動車に搭載されているセンシング、コンピューティング、そしてアクチュエーション技術は、本質的に自動車を単純なロボットにしてしまうと述べています。「自動車は、屋外の道路で動作するロボットに過ぎません」と彼は言います。「自動車の目的は人間の能力を増幅することであり、私たちはロボットも同じように、人間の活動を増幅するものと考えています。」

特に日本では、今後数十年でロボットが高齢化社会の介護に役立つという期待が高まっています。ロボットは家の掃除をするだけでなく、身体的な介助が必要な人の世話をしたり、時には一緒に過ごしたりするようになるかもしれません。

近年のAIの進歩がロボット工学の進歩を加速させるという期待もあります。現在、ほとんどの産業用ロボットは依然としてかなり愚かで、盲目的に反復動作を実行するだけです。しかし、新たなセンシング機能やプランニング機能、そして機械学習の活用によって、この状況は変わり始めています。

ロボット産業は既に数千億ドル規模の市場規模を誇り、今後数十年で飛躍的な進歩により、その規模は倍増する可能性があります。AI搭載ロボットをフルフィルメントセンターや小売店における単純で反復的な作業に活用し、商業化を目指すスタートアップ企業はますます増えています。GoogleやAmazonといった大企業も、AIとロボットを融合させた研究に投資しています。

しかし、ロボットに一般家庭内で有用な作業を行わせることは、複雑で予測不可能な環境への適応が必要となるため、依然として大きな課題です。近年の進歩にもかかわらず、あらゆる日常的な物体を操作する能力は、ロボット工学において未解決の問題として残っています。

TRIの研究者も認めているように、ロボットが家庭でどれほど歓迎されるかは明確ではない。しかし、TRIは新しいハードウェアのテストに加え、人間とロボットのインタラクションに関する研究も行っている。そして今年初め、TRIはロボット工学などの技術をテストするため、日本の富士山近くに模擬都市を建設すると発表している。

TRI のプロジェクトが示すように、家庭内で役立つロボットの開発には、AI だけでなく、コンピューターシミュレーションやクラウドも必要です。

ロボットにタスクの実行方法を教えるにあたり、TRIの研究者たちは、人がロボットの腕を操作して実演できる仮想現実環境を構築します。何度も試行した後、ロボットは機械学習を用いて最適な動作を決定します。TRIのロボットは、シミュレーション環境内で食器洗い機への食器の積み込みなどのタスクも練習し、より多くの試行を通して学習します。

「ロボットに実際に行動を学習させ、その行動を例えばロボットの艦隊全体で共有させる方法について、私たちは進歩し始めています」とバジュラチャルヤ氏は言う。

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