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Quando a empresa norte-americana 1X Technologies lançou o NEO Robot no ano passado, um robô humanoide doméstico à venda por 20 mil euros (cerca de 16,8 mil euros), estava a concretizar um sonho que remonta à ficção científica de Isaac Asimov. Mas por trás dessa máquina de 1,64 metros que promete descarregar a loiça ou regar plantas está um percurso de investigação que começou muito antes, em laboratórios portugueses como o Instituto de Sistemas e Robótica de Lisboa (ISR).
“O robô humanoide, na sua conceção original, vem de há muito tempo”, explica José Santos Victor, professor catedrático do Instituto Superior Técnico e coordenador do Laboratório Associado de Robótica e Sistemas de Engenharia (LARSyS), de que faz parte o ISR. “É um pouco aquela visão romântica do ser humano construir uma máquina igual a si próprio.”
Mas a razão prática é outra: se queremos um robô flexível, capaz de fazer várias tarefas em ambientes desenhados para corpos humanos, como as nossas casas, então essa forma igualmente humana parece ser o caminho mais sensato. Sem adaptar as nossas casas, porque nós também estamos lá dentro, o robô tem que se adaptar a um ambiente pensado para pessoas.
O iCub: quando Portugal ajudou a criar um bebé robótico
Em Portugal, essa ambição ganhou forma através do iCub, um robô humanoide desenvolvido em parceria com Itália e Reino Unido. A cabeça foi desenhada no ISR, os braços e mãos em Itália, e o tronco e pernas no Reino Unido. Depois, tudo encaixou.
O iCub não é um produto comercial. É uma plataforma de investigação com um objetivo invulgar: ajudar a compreender como funciona o cérebro humano e a cognição. “Os cérebros não voam, estão agarrados a corpos”, diz José Santos Victor. “Se eu quiser perceber como funciona o cérebro humano, um caminho possível é construir uma máquina agarrada a um corpo semelhante.”
O projeto tinha uma particularidade: reproduzir o desenvolvimento de uma criança até aos dois anos de idade. Parece pouco, mas entre o nascimento e essa idade aprendemos a andar, agarrar objetos, perceber a física do mundo, interagir socialmente e falar. “Há aqui uma quantidade absolutamente incrível de aprendizagem”, nota o investigador.
A plataforma foi desenvolvida em código aberto. Qualquer pessoa pode fazer download de toda a informação, desde o projeto mecânico e eletrónico até ao software, e construir o seu próprio iCub (“só” precisa de 300 a 400 mil euros).
Hoje, o único iCub em Portugal está no laboratório do ISR. É o robô da sua dimensão com o maior número de graus de liberdade, particularmente na mão, o que lhe permite uma destreza manual sem paralelo. Serve para realizar experiências sobre como aprendemos a agarrar objetos, a usar ferramentas ou a interagir socialmente.
Como é que um robô aprende?
Ao contrário dos robôs industriais, que são programados para tarefas específicas, os humanoides aprendem sobretudo através da observação. “É tal e qual como ensinamos uma criança”, compara José Santos Victor. “Quando quero ensinar alguém a fazer uma tarefa, não escrevo programas de computador. Muitas vezes, o que faço é demonstrar a tarefa.”
O processo combina observação visual com experiência física. Afinal, não basta ver alguém a apertar os atacadores de um sapato num vídeo, é preciso manusear os materiais. Esses dados são depois processados através de métodos de inteligência artificial, desde aprendizagem estatística a redes neuronais.
A perceção visual é considerada fundamental. Segundo o investigador, uma grande parte do córtex cerebral humano é dedicada ao processamento de informação visual, o que mostra a sua importância. Nos robôs, câmaras e sensores desempenham esse papel. Mas há outras peças essenciais: sensores táteis, que permitem ao robô perceber forças, pesos e texturas quando toca em algo.
“Na minha opinião, continua a haver dificuldades a nível da generalização”, reconhece o académico. Os modelos atuais conseguem treinar com quantidades astronómicas de dados, mas depois têm dificuldade em generalizar para situações novas. “O ser humano, pelo contrário, aprende em muitos casos com relativamente poucos dados e depois consegue generalizar facilmente.”
A parte tátil é ainda mais desafiante. Integrar sensores táteis na mão com a resolução e rapidez necessárias continua a ser um desafio tecnológico. E coordenar a informação tátil com a visão é algo onde ainda falta trabalho, mesmo a nível de investigação.
O NEO e a promessa doméstica
Quando a 1X Technologies lançou o NEO Robot, estava a tentar fazer a transição da investigação para o mercado de consumo. Por 20 mil dólares, ou uma subscrição mensal de 499 dólares por mês, a empresa promete um robô que descarrega a loiça, rega plantas e transporta até 25 quilos, com quatro horas de autonomia.
Mas José Santos Victor é cauteloso. “O funcionamento ainda não é robusto o suficiente. Penso que é um pouco prematuro fazer aquele tipo de lançamento.”
A estratégia comercial da empresa passa por lançar rapidamente o sistema, mesmo não estando totalmente funcional, e ir melhorando à medida que recolhe dados nas casas dos utilizadores. O robô não é completamente autónomo: está ligado a uma central que pode monitorizar o que está a fazer e intervir remotamente se houver problemas.
Isto levanta questões de privacidade. “Somos nós que temos de oferecer os nossos dados e a nossa privacidade nas nossas casas para melhorar estes produtos”, alerta o investigador. “Estou disponível para que dados vindos da minha casa, que é um espaço privado, sejam utilizados de uma maneira em que não sei muito bem o que vai acontecer, na esperança de que o robô comece a funcionar melhor?”
A experiência do The Wall Street Journal, que testou o NEO, foi reveladora: o robô quase caiu ao fechar a máquina de lavar loiça, demorou dois minutos a dobrar uma camisola e entortou o braço a tentar dançar a Macarena.
O desafio da interação física
Enquanto a inteligência artificial fez progressos na compreensão de linguagem e processamento de imagens, devido à enorme quantidade de dados disponíveis na internet, a interação com o mundo físico continua a ser mais difícil.
“Se eu quiser ter pessoas a interagir com objetos ou com outras pessoas e perceber a sensação física envolvida, isso não é fácil”, explica Santos Victor. A recolha desses dados exige plataformas robóticas que operem horas a fio em ambientes reais.
Uma técnica comum é usar sistemas de captura de movimento em humanos. Câmaras observam como uma pessoa faz determinada tarefa, registam velocidades, acelerações, movimentos de pernas, braços, tronco, cabeça e olhos. Esses dados são depois usados para criar modelos que descrevem o movimento humano, que são transportados para gerar movimentos similares nos robôs.
Mas há outro desafio, talvez ainda mais subtil: a comunicação não verbal. Os seres humanos comunicam constantemente através de gestos e movimentos corporais, muitas vezes sem consciência disso. “Se alguém se aproxima de uma porta, eu percebo que a pessoa quer entrar”, exemplifica o investigador. “Isso dá-nos uma capacidade de antecipar as intenções e ações dos outros.”
Para que um robô humanoide possa trabalhar ao nosso lado, a cozinhar, a arrumar, ou a construir, qualquer coisa, tem de dominar essa linguagem não verbal. “Se o robô está ao meu lado com uma faca na mão e eu aproximo o pão, é bom que ele entenda o que estou a tentar fazer”, brinca José Santos Victor.
Quando fazemos tarefas em casa com outro ser humano, temos confiança de que essa pessoa utiliza o mesmo dicionário de ações que nós. Podíamos facilmente trocar de lugares sem riscos. Com um robô, essa confiança tem de ser criada.
A questão dos custos e da industrialização
Curiosamente, os 20 mil dólares do NEO são considerados um custo baixo para a tecnologia envolvida. “Isso aconteceu em muitas áreas industriais”, observa José Santos Victor. “No momento em que há produtização e industrialização, o preço cai abruptamente.”
O paralelo com a indústria automóvel é esclarecedor. Um carro tem uma quantidade enorme de componentes e tecnologia, mas devido à produção em série e à otimização das cadeias de montagem, o custo é relativamente reduzido face ao que oferece.
A China tem sido particularmente ativa nesta área. Com uma cadeia de fornecimento muito integrada, desde motores a sensores e baterias, e investimento de capital governamental, empresas chinesas têm oferecido plataformas robóticas a custos considerados surpreendentemente baixos.
A impressão 3D também facilitou as coisas. Antes, peças do iCub eram maquinadas, um processo caro e limitado. Agora é possível fazer peças mais baratas e com geometrias que não eram possíveis de maquinar.
O futuro: mais pequenos, mais suaves, mais seguros
José Santos Victor acredita que a evolução passará por plataformas mais pequenas e menos imponentes. O NEO tem 1,64 metros, mas alguns robôs humanoides são muito maiores e fisicamente assustadores.
“Plataformas que usamos há muito tempo, por exemplo, em terapia de crianças com autismo, são pequenas, simpáticas e não causam preocupação imediata”, diz. Há também a questão dos materiais. Os robôs industriais são tipicamente pedaços de metal pesados e fortes, capazes de causar danos facilmente. Para interagir connosco, os robôs precisam de materiais mais suaves, menos perigosos. O tipo de controlo e sensores também terá de evoluir para garantir segurança.
E há outro aspeto crucial: a aceitação social. “A sociedade tem de participar no desenvolvimento”, defende o investigador. “Se não, não se vai apropriar das soluções.” Não basta que os engenheiros desenhem o que acham ser o máximo da tecnologia. Tem de haver co-design, trabalhar com as pessoas, perceber o que é importante, quais são as preocupações e necessidades. “Senão impomos a tecnologia de forma autoritária”, alerta.
Não é possível dar saltos muito grandes. Temos de começar por objetivos ambiciosos e resolver os problemas pouco a pouco, até que surja um nível de maturidade que permite a inovação passar para a empresa.
A passagem das tecnologias de investigação para a indústria é excitante, reconhece José Santos Victor. Muitas dessas tecnologias estavam a ser desenvolvidas há bastante tempo em laboratórios, e agora observa-se um esforço industrial de desenvolvimento e produção em massa.
Mas o caminho é longo. O iCub foi um projeto emblemático a nível europeu e mundial, uma plataforma onde vários laboratórios partilhavam recursos e conhecimento. Parte desse robô foi concebida em Portugal, e foi uma contribuição importante para o desenvolvimento da área.
“É importante perceber que estas coisas aparecem depois de um caminho longo”, reflete o investigador. “Não é possível dar saltos muito grandes. Temos de começar por objetivos ambiciosos e resolver os problemas pouco a pouco, até que surja um nível de maturidade que permite a inovação passar para a empresa.”
A investigação fundamental requer tempo para amadurecer. Fala-se muito hoje em ciência aplicada, mas esses produtos só chegam às casas das pessoas depois de décadas de trabalho de base.
O NEO Robot pode ser o primeiro passo dessa transição. Ou pode ser apenas mais uma promessa demasiado otimista. O tempo dirá se estamos prontos para ter humanoides em casa… e se eles estão prontos para nós.
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