Cách giúp con người hiểu về rô bốt – Hợp tác nhanh hơn và hiệu quả hơn

Các nhà khoa học nhận thấy, các lý thuyết từ khoa học nhận thức và tâm lý học có thể giúp con người học cách cộng tác với robot nhanh hơn và hiệu quả hơn.

Các nhà khoa học nghiên cứu sự tương tác giữa con người và robot thường tập trung vào việc hiểu ý định của con người từ góc độ của robot, vì vậy robot học cách hợp tác với con người hiệu quả hơn. Nhưng tương tác giữa con người và robot là một con đường hai chiều và con người cũng cần phải học cách thức hoạt động của robot.

Nhờ có nhiều thập kỷ nghiên cứu khoa học nhận thức và tâm lý học giáo dục, các nhà khoa học đã nắm bắt khá tốt cách con người học các khái niệm mới. Vì vậy, các nhà nghiên cứu tại MIT và Đại học Harvard đã hợp tác để áp dụng các lý thuyết đã có cơ sở về việc học khái niệm của con người vào những thách thức trong tương tác giữa người và robot.

Họ đã xem xét các nghiên cứu trước đây tập trung vào việc con người cố gắng dạy cho robot những hành vi mới. Các nhà nghiên cứu đã xác định các cơ hội mà những nghiên cứu này có thể kết hợp các yếu tố từ hai lý thuyết khoa học nhận thức bổ sung vào phương pháp luận của họ. Họ đã sử dụng các ví dụ từ các công trình này để chỉ ra cách các lý thuyết có thể giúp con người hình thành các mô hình khái niệm về rô bốt nhanh hơn, chính xác và linh hoạt hơn, từ đó có thể nâng cao hiểu biết của họ về hành vi của rô bốt.

Serena Booth, một nghiên cứu sinh trong Nhóm người máy tương tác của Phòng thí nghiệm Khoa học Máy tính và Trí tuệ Nhân tạo (CSAIL), và là tác giả chính của bài báo.

“Dù chúng tôi có cố gắng giúp mọi người xây dựng các mô hình khái niệm về robot hay không, họ vẫn sẽ chế tạo chúng. Và những mô hình khái niệm đó có thể sai. Điều này có thể khiến mọi người gặp nguy hiểm nghiêm trọng. Điều quan trọng là chúng ta phải sử dụng mọi thứ có thể để mang lại cho người đó hình mẫu tinh thần tốt nhất mà họ có thể xây dựng, ”Booth nói.

Booth và cố vấn của cô, Julie Shah, giáo sư hàng không và du hành vũ trụ của MIT và là giám đốc của Interactive Robotics Group, đồng tác giả bài báo này với sự cộng tác của các nhà nghiên cứu từ Harvard. Elena Glassman ’08, MNG ’11, PhD ’16, trợ lý giáo sư khoa học máy tính tại Trường Kỹ thuật và Khoa học Ứng dụng John A. Paulson của Harvard, với chuyên môn về lý thuyết học tập và tương tác giữa con người với máy tính, là cố vấn chính về dự án. Đồng tác giả của Harvard còn có nghiên cứu sinh Sanjana Sharma và trợ lý nghiên cứu Sarah Chung. Nghiên cứu sẽ được trình bày tại Hội nghị IEEE về Tương tác Người-Robot.

Một cách tiếp cận lý thuyết

Các nhà nghiên cứu đã phân tích 35 bài báo nghiên cứu về cách dạy người-rô-bốt bằng hai lý thuyết chính. “Lý thuyết chuyển giao loại suy” gợi ý rằng con người học bằng cách loại suy. Khi con người tương tác với một miền hoặc khái niệm mới, họ ngầm tìm kiếm thứ gì đó quen thuộc mà họ có thể sử dụng để hiểu thực thể mới.

“Lý thuyết biến đổi của việc học” lập luận rằng sự thay đổi chiến lược có thể tiết lộ các khái niệm mà một người có thể khó phân biệt. Nó gợi ý rằng con người phải trải qua một quá trình bốn bước khi họ tương tác với một khái niệm mới: lặp lại, tương phản, khái quát và biến thể.

Trong khi nhiều tài liệu nghiên cứu kết hợp các yếu tố một phần của một lý thuyết, điều này rất có thể là do ngẫu nhiên, Booth nói. Nếu các nhà nghiên cứu tham khảo những lý thuyết này ngay từ đầu công việc của họ, họ có thể đã thiết kế được các thí nghiệm hiệu quả hơn.

Ví dụ, khi dạy con người tương tác với rô bốt, các nhà nghiên cứu thường cho mọi người xem nhiều ví dụ về việc rô bốt thực hiện cùng một nhiệm vụ. Nhưng để mọi người xây dựng một mô hình tinh thần chính xác của robot đó, lý thuyết biến thể cho rằng họ cần xem một loạt các ví dụ về robot thực hiện nhiệm vụ trong các môi trường khác nhau, và họ cũng cần xem nó mắc lỗi.

Booth nói: “Nó rất hiếm trong tài liệu về tương tác giữa người và robot vì nó phản trực giác, nhưng mọi người cũng cần phải xem những ví dụ tiêu cực để hiểu được đâu là robot,”.

Các lý thuyết khoa học nhận thức này cũng có thể cải thiện thiết kế robot vật lý. Booth giải thích, nếu một cánh tay robot giống với cánh tay người nhưng lại di chuyển theo những cách khác với chuyển động của con người, con người sẽ gặp khó khăn trong việc xây dựng các mô hình tinh thần chính xác của robot. Theo đề xuất của lý thuyết chuyển giao loại suy, bởi vì mọi người lập bản đồ những gì họ biết – cánh tay người – với cánh tay rô bốt, nếu chuyển động không khớp, mọi người có thể bị nhầm lẫn và khó học cách tương tác với rô bốt.

Tăng cường giải thích

Booth và các cộng sự của cô cũng đã nghiên cứu cách các lý thuyết về học khái niệm của con người có thể cải thiện các giải thích nhằm giúp mọi người xây dựng niềm tin vào những robot mới, lạ lẫm.

“Về khả năng giải thích, chúng tôi có một vấn đề thực sự lớn là sai lệch xác nhận. Thường không có tiêu chuẩn xung quanh lời giải thích là gì và cách một người nên sử dụng nó. Với tư cách là nhà nghiên cứu, chúng tôi thường thiết kế một phương pháp giải thích, nó có vẻ tốt với chúng tôi và chúng tôi giao nó, ”cô nói.

Thay vào đó, họ đề xuất rằng các nhà nghiên cứu sử dụng các lý thuyết từ quá trình học khái niệm của con người để suy nghĩ về cách mọi người sẽ sử dụng các giải thích, thường được tạo ra bởi robot để truyền đạt rõ ràng các chính sách mà họ sử dụng để đưa ra quyết định. Bằng cách cung cấp một chương trình giảng dạy giúp người dùng hiểu được ý nghĩa của phương pháp giải thích và thời điểm sử dụng nó, nhưng cũng như những nơi không áp dụng, họ sẽ hiểu rõ hơn về hành vi của robot, Booth nói.

Dựa trên phân tích của họ, họ đưa ra một số khuyến nghị về cách có thể cải thiện nghiên cứu về việc giảng dạy người-rô-bốt. Đầu tiên, họ đề nghị các nhà nghiên cứu kết hợp lý thuyết chuyển giao loại suy bằng cách hướng dẫn mọi người thực hiện các so sánh phù hợp khi họ học cách làm việc với một robot mới. Cung cấp hướng dẫn có thể đảm bảo rằng mọi người sử dụng các phép loại suy phù hợp để họ không ngạc nhiên hoặc bối rối trước các hành động của robot, Booth nói.

Họ cũng gợi ý rằng bao gồm các ví dụ tích cực và tiêu cực về hành vi của rô bốt và cho người dùng biết các biến thể chiến lược của các thông số trong “chính sách” của rô bốt ảnh hưởng đến hành vi của nó như thế nào, cuối cùng trên các môi trường đa dạng về chiến lược, có thể giúp con người học tốt hơn và nhanh hơn. Chính sách của rô bốt là một hàm toán học gán xác suất cho mỗi hành động mà rô bốt có thể thực hiện.

“Chúng tôi đã tiến hành các nghiên cứu về người dùng trong nhiều năm, nhưng chúng tôi đã phản ánh từ trực giác của chính mình về những gì sẽ hoặc không hữu ích khi hiển thị cho con người. Bước tiếp theo sẽ là nghiêm ngặt hơn về việc đặt nền tảng cho công việc này trong các lý thuyết về nhận thức của con người, ”Glassman nói.

Giờ đây, bài đánh giá tài liệu ban đầu sử dụng các lý thuyết khoa học nhận thức này đã hoàn tất, Booth dự định kiểm tra các đề xuất của họ bằng cách xây dựng lại một số thí nghiệm mà cô đã nghiên cứu và xem liệu các lý thuyết này có thực sự cải thiện khả năng học tập của con người hay không.

Công việc này được hỗ trợ một phần bởi Quỹ Khoa học Quốc gia.

Theo Scitechdaily