Hieno robottikilpailu

"The Semantic Robot Vision Challenge" on kilpailu, jossa lyhyesti selostettuna kilpailevat robotit saavat tekstimuotoisen luettelon fyysisistä esineistä. Sen jälkeen roboteilla on nettiyhteys käytössään, jota käyttäen niiden tulee etsiä netistä kuvia esineistä, yleistää, generalisoida kunkin esinetyypin oleellisin ja mallintaa tiedot jatkokäyttöön. Sitten nettiyhteys katkaistaan ja robotti pääsee huoneeseen, jossa esineet löytyvät, isot esineet lattialla, pienemmät huonekalujen päällä. Robotin tehtävänä on navigoida huoneessa ja tunnistaa esineet. Näyttää siltä, että neljät vuotuiset kilpailut on jo takana, ja tehtävät tietysti vaikeentuvat vuosittain. Haasteena on suunnitelmallinen navigointi huoneessa, konenäkö, semanttinen ymmärrys ja eteenkin mallin rakentaminen surffauslöydösten pohjalta. Haastavaa! Ja vie varmasti esim. kotirobottien tuotekehitystä eteenpäin.

Androidiroboteille on tilaus

Minulla on yli 80-vuotiaat, kotona kahdestaan elävät vanhemmat. Isäni on muuten ikäisekseen kohtuullisen terve, mutta huono polvi rajoittaa liikkumista merkittävästi. Äitini on täysin kyvytön omatoimiseen liikkumiseen. Hän tarvitsee apua kaikkeen, sängystä, rullatuolista nousemiseen, vessassa asioimiseen ym. Hän on siis täysin isäni, toisen ei kovin hyväkuntoisen vanhuksen varassa ja tämä ympärivuorokautinen apu on isälleni kovin raskasta.

Nyky-Suomessa ei ole reaalista ratkaisua sille, että vanhuksien kotona asumista voitaisiin tukea vuorokauden ympäri, seitsemän päivää viikossa. Nuoremmat omaisetkin voivat auttaa vain rajoitetusti, vaikka asuisivat lähelläkin, jos ovat itse työelämässä. Yhteiskunnan kallis ja tunnetun puutteellisesti toimiva ratkaisu on laitoshoito, ja sitä useimmat vanhukset ymmärrettävästi kammoavat viimeiseen asti. Lisäksi laitoshoito on yhteiskunnalle hyvin kallista.

Tarvittaisiin siis kotiolosuhteisiin luontevasti sopeutuva, väsymätön, rajattoman huomaavainen ja kohtelias, vahva ja monipuoliseen apuun kykenevä kotiapulainen. Sellaisia oli varakkailla entisessä entisaikaan, ehkä nykyäänkin. Mutta ratkaisuksi tavallisten vanhojen ihmisten kotiavuksi tulevaisuudessa minä arvostan suuresti sitä kansallista positiivista, realistista asennetta ja tuotekehitystä, jota japanilaiset ja korealaiset tekevät androidirobottien kehittämiseksi. Androidirobotti ei ehdi valmiiksi tuotteeksi auttamaan vanhempiani, mutta meille seuraaville sukupolville näen sen ihanteellisena ratkaisuna vanhustenhoidon toteuttamiseksi.

Tällä hetkellä messuilla esitellään sieviä, mutta kömpelön oloisia prototyyppejä, joiden kognitiiviset kyvyt ovat kaukana siitä "common sense" -ymmärryksestä, jota kotona toimivalta yleiskäyttöiseltä edellytetään. Menee varmasti runsaat kymmenen vuotta ennenkuin käyttökelpoinen, oppiva, verbaalisesti kommunikoiva, fyysisesti kätevä ihmismuotoinen kotirobotti on markkinoilla. Vastaväitteeksi tällaisella ratkaisulle tuskin

Arjen robotiikka

Tietotekniikkaa käyttäen toteutettu työn tuottavuuden parantuminen elinkeinoelämässä etenee eksponentiaalisesti, lähestyen hitaasti mutta varmasti sitä, että lopulta ihminen ei enään ole kilpailukykyinen tuotannontekijä. Mutta ihmisten lopulliseen syrjäytymiseen työelämästä kulunee vielä 20-40 vuotta.

Arkielämässä heikkona signaalina, viittenä tulevasta, on kotirobottien ensimmäisen aallon vakaa rantautuminen suomalaisiin koteihin parin viime vuoden kuluessa. Ymmärtääkseni itsekin paremmin kuluttajarobotiikan kehityksen tasoa hankin iRobot-firman Roomba 560 -pölyimurirobotin. Sen hinta oli samaa luokkaa kuin laadukkaimmilla tavanomasilla pölyimureilla. Muutaman viikon kokeilun jälkeen voin todeta, että tällainen kuluttajan robottipölyimuri ei ole lelu vaan (ehkä vielä hieman kiistanalaisesti) ihan hyötylaite. Ei, se ei ole jokaiselle sopiva laite. Sen hinta/laatu ominaisuudet eivät varmaankaan riitä kaikille. Mutta aivan varmasti löytyy asiakasryhmiä, jotka ovat laitteeseen pääosin tyytyväisiä. Meidän pieni kahden hengen perheemme kuulun heihin.

Laitteen toiminnallinen kuvaus ihan lyhyesti. Siivous voidaan käynnistää käsin tai ajastuksella. Siivousteho perustuu ennemminkin pyöriviin harjoihin kuin imutehoon. Ääni on hyvin kohtuullinen, ei häiritsevä. Laite seikkailee ympäri huonetta ja soveltaa algoritmejään paikallisesti, tekemättä mitään isompaa suunnitelmaa. Robotin käyttäytyminen näyttää olevan puhtaasti reaktiivista. Laite ei selvästikään opi ymmärtämään paikkaansa huoneessa ja huoneen pohjapiirrustusta. Siivousprosessi on siis stokastinen, mutta silti toimiva. Aikaa kuluu ja robotti koluaa samoja paikkoja moneen kertaan, mutta täyttää säiliönsä pölyllä ja roskilla. Robotti ei helposti jää jumiin ja pääsee melko ahtaisiinkin paikkoihin. Silti täydentävää käsi-imurointia tarvitaan ajoittain.

Robotti löytää itse latausasemaansa ja prosessia voi, sekä kannattaa ohjata sijoitettavilla infrapunamajakoilla.

Sitten insinöörin arviota teknologian tilasta. Roomba 560:n älykkyys voisi n. suunnilleen vastata muurahaisen älyä. Assosiaationi tulee vertaamalla Roomban seikkailua huoneessa mustan mauriaisen ("sokerimuurahainen") seikkailuun rantakalliolla ruokaa etsien. Roomban vahvuus on kuluttajalaitteksi hyvä mekaniikka. Se on iRobotin "viidennen sukupolven" hioutunutta teknologiaa. Roomban heikkous ovat sen anturointi ja prosessointiteho. Anturointi sisältää kosketus- ja lähietäisyysanturit sekä IR-vastanottimet, joilla robotti tunnistaa majakat ja latausasemansa. Yksinkertainen anturointi on tasapainossa kahdeksanbittisen mikrokontrollerin prossesointitehon kanssa. Olettaisin, että mikrokontrollerina an sama ATMega168 ja 16 kilotavua ohjelmamuistia kuin iRobot Create -mallissa, joka on tarkoitettu harrastelijoille ja oppilaitoksille. Tällä kapasiteetilla ei esim. videokameran tuloja analysoitaisi. Roomban elektroniikka on n. 15v takaista tasoa. Robotti olisi voinut tulla markkinoille jo vaikkapa 1995, mutta ehkä silloin aika ei ollut vielä kypsä. Nyt on.

Vaikka laitteen tehdashinta, valmistuskustannukset, olisivat esim 120€:n tasoa, silti siinä voisi käyttää nykyaikaista 32-bittistä mikrokontrolleria (esim ARM, joita puhelimissa käytetään) ja esim. 1 megatavua ohjelmamuistia. Olisi kohtuullista, että älypuhelimen hintaisen robotin käytössä olisi laskentateho, joka olisi edes n. 10% siitä mitä älypuhelimet käyttävät. Tällöin olisi jo mahdollista käyttää halpaa videokameraa (esim mustavalko-VGA) tai ultraäänitutkaa, joiden avulla robotti kartoittaisi huoneen ja laatisi toimintasuunnitelman, jolloin siivousaika voisi olla esim 30% nykyisestä. Silloin voitaisiin tinkiä myös kalliin akun koosta, jonka varaus nykyisellään riittää n. tunnin toimintaan.

Roomba siivousrobotin markkinointiarvoa lisäisi, jos siihen olisi ohjelmoitu mukaan hieman viihdearvoa. Robotti esim. osaisi esittää musiikin tahdissa pieniä koreografioita. Nyt se on hyvin proosallinen duunari, piika.

Mutta kotirobottien seuraava aalto on tulossa ja jo kehitteillä: todella paljon androidirobotteja, ja muita. Imurointi on ollut vain helpohko aloitus. Kymmenen vuoden kuluttua tilanne on jo aivan toinen, näin oletan.