كيف يمكن للروبوتات التي لا تعرف بعضها البعض أن تتعاون؟ يعمل بيتر ستون من جامعة تكساس وباحثون إسرائيليون على الإجابة
بواسطة إيتان كرين
إنها ساعة منتصف الليل الرائعة في القدس، المهاجم ذو الرداء الأصفر والأسود يمسك الكرة ويقتحم الجناح ويرفعها داخل منطقة الجزاء و... يسجل! لا، بيتار القدس لم يسجل هدفا ولم ينفجر ملعب "تيدي" في العاصمة، لاعبو كرة القدم أمام عيني دوائر صغيرة تجري على شاشة كمبيوتر البروفيسور بيتر ستون من قسم علوم الكمبيوتر في جامعة تكساس في أوستن.
البروفيسور ستون موجود في إسرائيل ضمن منحة برنامج فولبرايت، والتي تُمنح للباحثين المتميزين في مجالهم من إسرائيل والولايات المتحدة، وتديرها مؤسسة التعليم الأمريكية الإسرائيلية. ويوضح ستون أن كل لاعب في الملعب يتم التحكم فيه بواسطة برنامج منفصل ومستقل يقرر تحركات "اللاعب". لكن ستون يطمح إلى أكثر من ذلك. إنه مهتم بجلب الذكاء الاصطناعي (AI) الموجود في لعبة كرة القدم، أو أي نشاط بشري آخر، إلى أرض الواقع الحقيقي. في الواقع، على الرغم من أن التصور على الشاشة يبدو واقعيًا تمامًا، إلا أن مقاطع الفيديو التالية التي عرضها لي ستون، والتي تظهر الروبوتات التي تلعب كرة القدم، أظهرت مدى صعوبة المهمة. وحتى مع قيام البرامج باتخاذ القرارات الصحيحة، فإن الروبوتات، بأشكالها المتنوعة، تواجه أحيانًا صعوبة في تنفيذ أبسط الإجراءات. أحيانًا يسجل حارس المرمى الذي يشبه الجرو هدفه، وتميل الروبوتات ذات الساقين إلى التعثر والسقوط. على الرغم من أن الأمور تبدو خرقاء، إلا أن التقدم في هذا المجال من الأبحاث رائع، كما يقول ستون ويوضح كلماته من خلال مقاطع فيديو تظهر أنه قبل بضع سنوات فقط كانت الروبوتات تبدو أكثر خرقًا.
يواجه مجال أبحاث بيتر ستون، الذي يجمع بين الذكاء الاصطناعي والروبوتات، تحديات رائعة. هناك باحثون يتعاملون مع الذكاء الاصطناعي باستخدام البرمجيات فقط، لكنهم يتجاهلون حقيقة أن البرمجيات المثبتة في الروبوت يجب أن تتعامل مع الواقع. ويجب عليها أيضًا أن تأخذ في الاعتبار القيود المادية للروبوت، وخاصة المدخلات الحسية التي يعتمد عليها في اتخاذ القرارات. لكن ستون يذهب إلى أبعد من ذلك ويدرس كيفية بناء أنظمة متعددة الوكلاء (MAS) حيث تتفاعل الروبوتات المختلفة مع بعضها البعض، وتتعلم مواقف جديدة معًا وتعمل بفعالية كفريق واحد.
تعتبر كرة القدم والروبوتات وإسرائيل موضوعات متكاملة في حياة ستون. لقد أصيب بجنون كرة القدم في شبابه عندما كان في إسرائيل مع عائلته. وعندما عاد إلى الولايات المتحدة واصل لعب كرة القدم كهواية. ثم، في عام 1994، التقى بباحثين من كولومبيا البريطانية في مؤتمر علمي كانوا يعرضون روبوتين يلعبان كرة القدم ضد بعضهما البعض. على الرغم من أن العرض كان مثيرًا للإعجاب، فقد اعتقد ستون أن "كرة القدم الحقيقية هي لعبة جماعية" وقرر تكريس أطروحته للدكتوراه لبناء لعبة جماعية من خلال الجمع بين مجالين من علوم الكمبيوتر: التعلم الآلي وأنظمة تعدد اللاعبين. وهذه أيضًا هي الطريقة التي تعرف بها ستون على دوري RoboCup حيث تتنافس فرق الروبوتات على كأس العالم لكرة القدم بهدف التغلب على الفريق الذي سيفوز ببطولة العالم في عام 2050.
لماذا كرة القدم تحديدا؟ أولاً لأنها لعبة دولية تجمع بين اللعب الجماعي والقدرة الفردية. ولكن أيضًا فيما يتعلق بعلوم الكمبيوتر، تتمتع كرة القدم بميزة. على عكس ألعاب الكرة الأخرى، مثل كرة السلة والكرة الطائرة، فإن كرة القدم هي لعبة ثنائية الأبعاد تقريبًا. وهل سيتمكنون حقًا من التغلب على بطل العالم؟ تكمن المشكلة الرئيسية بشكل أساسي في هندسة الروبوتات، فنحن هنا بعيدون جدًا عن التنافس مع البشر. ولكن، "بعد 70 عامًا من أول رحلة للأخوين رايت وصلنا إلى القمر، وبعد 50 عامًا من اكتشاف الحمض النووي تم تحديد تسلسل الجينوم البشري، لذلك يبدو أنه بعد 60 عامًا من تأسيس دوري RoboCup سيكون من الممكن ربما للوصول إلى هذا،" يأمل ستون.
كرة القدم هي مجرد مثال واحد لقواعد محددة للروبوتات التي تعمل ضمن فريق. ولكن حتى في العالم الحقيقي، يتوقع ستون رؤية الروبوتات قريبًا: سيارات بدون سائق، وروبوتات منزلية ستقوم بأعمالنا اليومية بالنيابة عنا، وأنظمة إنقاذ وإنقاذ روبوتية يمكنها العمل في مناطق الكوارث حيث يكون السماح للبشر بالدخول إليها خطيرًا للغاية.
في مثل هذه المواقف، ستلتقي الروبوتات التي لم تلتقي من قبل ببعضها البعض، ولكن سيتعين عليها العمل كفريق وعدم التدخل مع بعضها البعض. وهذا المجال الجديد والرائع هو الذي جلب ستون إلى إسرائيل. "هذا مجال جديد في الذكاء الاصطناعي، الذي يجمع بين نظرية الاختيار الاجتماعي ونظرية الألعاب. بالتعاون مع البروفيسور جال كامينكا من قسم علوم الكمبيوتر في جامعة بار إيلان، وهو أحد القادة في إسرائيل في مجال الذكاء الاصطناعي، يقوم ستون بتصميم روبوت يكون "عضوًا جيدًا في الفريق" قادرًا على التعامل مع الروبوتات التي أفضل منه أو أدنى منه. مثل الشخص الذي يلتقي بشخص آخر لا يتحدث لغته، ولكن عليهما العمل معًا، لا يستطيع الروبوت أيضًا التأثير بشكل مباشر على الروبوت الأجنبي، لأنه لا يستطيع التواصل معه ولا يعرف برمجياته. الروبوت، مثل أي شخص في موقفه، يمكنه فقط التحكم في تصرفاته. لذلك سيتعين عليه أن يقرر الإجراءات التي ستجعل الروبوت الفضائي يتعاون. في هذه الأثناء، يقوم ستون وكامينكا بفحص أنظمة "واحد لواحد". ويقول كامينكا إن بحثهم المشترك "سيسمح للروبوتات التي لا تعرف كيفية التواصل مع بعضها البعض، والتي لم تلتقي من قبل، بالتعاون على النحو الأمثل".
يعمل شركاؤه الإسرائيليون الآخرون مع ستون على القرارات الاجتماعية التي يجب على الروبوتات اتخاذها. يقول ستون: "في المواقف الحقيقية، يجب على الروبوتات أن تستجيب لكل ما يحدث، وألا تكون راضية فقط عما هو منطقي للقيام به". وفي إسرائيل هناك خبراء في هذه المواضيع، مثل البروفيسور جيفري روزنشين، رئيس مجموعة أبحاث الأنظمة متعددة المشاركين في الجامعة العبرية في القدس، والبروفيسور شاريت كراوس والدكتور ديفيد سارنا، وكلاهما من قسم علوم الكمبيوتر في جامعة بار إيلان جامعة. لقد تم إنجاز الكثير من العمل في إسرائيل حول قضايا نظرية مثل القرارات الاجتماعية، والتصويت في العديد من الأنظمة التشاركية، والبرمجيات القادرة على الاستثمار في سوق الأوراق المالية. يقول ستون: "لقد جلبت معي خبرتي في مجال التعلم الآلي". ويأمل في إنشاء قناة بحثية هنا تركز على مسألة ما يميز "عضو الفريق الجيد" وستعتمد على الخبرة المشتركة للباحثين. يقول ستون بالعبرية: "هذا هو السبب الأكاديمي لإقامتي هنا، لكنني أردت أيضًا أن يتعرف أطفالي على إسرائيل بشكل أفضل، كما تعرفت عليها في شبابي".
مثال على الروبوت الذي يعد "عضوًا جيدًا في الفريق" هو السيارة الآلية، وهو موضوع آخر يشغل ستون. في عالم مستقبلي حيث ستقود السيارات نفسها، سيتعين على السيارة الروبوتية أن تعمل ضد روبوتات أخرى لم تواجهها من قبل، أي ضد سيارات روبوتية أخرى من ماركة مختلفة. يعرض لي ستون محاكاة تعبر فيها مئات السيارات تقاطعًا غير منظم لطريقين سريعين متعددي الحارات دون حدوث اصطدام. تقوم كل سيارة بإبلاغ الكمبيوتر المركزي بأنها تقترب من التقاطع ويقوم الكمبيوتر بتخصيص مسار محجوز لها. السيارات القليلة التي لم تحصل على مثل هذا المسار، تنتظر دورها في مسار خاص.
ولكن حتى هنا، فإن ستون غير راضٍ عن عمليات المحاكاة البرمجية: فقد شارك مع زملائه في فريق "Texas Robot Technology" مع مركبة "إيسوزو" الآلية ذاتية القيادة "مارفن" في مسابقة "التحدي الحضري" التي نظمتها الوكالة الأمريكية للبحث العلمي المتقدم (داربا) في عام 2007. في مقاطع الفيديو التي أظهرها لي ستون، تظهر السيارة عندما تصل إلى التقاطع، تفسح المجال للسيارات التي سبقتها، ولكنها تأخذ حق الطريق لنفسها وتنعطف تمامًا إلى اليسار، وليس قبل التأكد من أن السائق أمامه لن تنفجر. "هل تثق بسيارة كهذه؟" سألت، وذكرني البروفيسور ستون أنه في رحلة تجارية عادية، يكون الطيار الآلي هو المسيطر في معظم الأوقات.
"ما هو الذكاء على أي حال؟" سألت ستون. أجاب: "هناك تعريف ظاهري". "إذا فعلت أشياء تعتبر ذكية فهي تتمتع بالذكاء. كان يُعتقد ذات يوم أن الكمبيوتر الذي يمكنه التغلب على الإنسان في لعبة الشطرنج سيكون ذكيًا. يوجد اليوم مثل هذا الكمبيوتر ولا يوجد إجماع على أنه ذكي حقًا. لذا فإن التعريف بعيد المنال." ويبدو أن ستون يتحرك في هذا الاتجاه خطوة بخطوة - لإنشاء أجهزة كمبيوتر قادرة على القيام بأشياء جديدة لم تتمكن من القيام بها حتى الآن، مع دمج وسائل الاستشعار.
في الختام، أسأل رأي ستون إذا كان هذا العالم الآلي قد لا يسيطر على حياتنا مثلما استولى الكمبيوتر HAL على سفينة الفضاء في كتاب آرثر سي كلارك "2001: رحلة فضائية". يقول ستون: "لقد بدأت المسألة الأخلاقية في الظهور بالفعل، وليس هناك شك في أنه في المستقبل سيتعين على النظام القانوني الدخول في هذا الأمر". لقد فكر عظيموف في الموضوع بعمق في الماضي، ولكن يبدو أننا نقترب من اليوم الذي يغادر فيه الموضوع صفحات الخيال العلمي.
الدكتور إيتان كرين هو المحرر العلمي العملي لمجلة ساينتفيك أمريكان إسرائيل ويرأس برنامج الثقافة والعلوم في حمادة - مركز التعليم العلمي في تل أبيب.
بالنسبة للمقابلة التي أجراها ستون مع الموقع العلمي في يناير - بحلول عام 2050، سوف تتغلب الروبوتات على بطل العالم في كرة القدم
