ロボットを「完璧」なものにするために、いま何をなすべきか──研究者たちが提唱した「10の課題」

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SF世界の住人だったロボットたちが日常に浸透しつつあり、安全かつ快適に協働するために人と「親密な関係」を築けるロボットの開発が進んでいる。雑誌『Science Robotics』に提示された「10の課題」から見える、人とロボットがともに働く未来予想図とは。

TEXT BY MATT SIMON
TRANSLATION BY MAYUMI HIRAI/GALILEO

WIRED(US)

Robot

PHOTO: MATTHEW LLOYD/BLOOMBERG/GETTY IMAGES

人間社会はいま、テクノロジーによって徹底的に再編されるさなかにある。かつてSFの世界に登場するだけだったマシンたちが、われわれの生活に潜入し始めたのだ。まだロボットと一緒に仕事をしていないとしても、近い将来そうなるかもしれない。

自律走行車によって路上の景色は一変するだろう。真の意味で高機能になったロボットの第1世代は、病院建設現場[日本語版記事]だけでなく、ウォルマート[日本語版記事]でも働き始めている。

このような自動化革命の背後には問題が山積している。前向きに考えるなら「課題」と言ってもいいだろう。ロボット研究者でつくるチームは解決に向け、10の課題を雑誌『Science Robotics』で発表した

その範囲は、魅惑的に思えるほど多岐にわたる。電気技術者は新しいモーターを、材料科学者は新しい素材を、社会科学者は倫理指針を課題に挙げた。ロボット革命がどこに向かうのかは定かではないが、確実に数多くの科学分野に影響を与えるだろう。

論文に掲載された「10の課題」

  1. 新しい素材と生産手法
  2. バイオハイブリッドまたは生物からのインスピレーション
  3. パワーと動力源(エネルギー)
  4. 群としてのロボット
  5. ナヴィゲーションと探索
  6. ロボットのための人工知能
  7. ブレイン・コンピューター・インターフェイス
  8. 社会との交流
  9. 医療用ロボティクス
  10. ロボットの倫理と安全性

論文の主筆者であり、インペリアル・カレッジ・ロンドンでロボットを研究するグァンツォン・ヤンは、「この論文を出発点として、異なる知見をもった幅広い分野の研究者が集まるきっかけになることを望んでいます」と話す。

損傷を自力で修復する“柔らかい機械”

まずは物質的なもの、つまりハードウェアから始めよう。研究チームは課題の設定にあたり、ロボットの種類を限定していない。人型ロボットか、集団で働く協働ロボットかは問うていないのだ。

「意図的にそうしました」とヤンは言う。「ともすると具体的な形にばかりこだわりがちです。でも、もっと根本的なことを考える必要があります。どう変えられるか、自然からどう学べるか、新しい素材をどう活用できるかといった点です」

ほとんどのロボットはまだ、堅苦しく、感情をもたない、ぎくしゃく動く機械にすぎない。使える素材が限られているからだ。だが状況は変わり始め、ロボットはより愛される存在になりつつある。

「ソフトロボティクス」という、まさにそのものずばりの名前を付けられた分野では、“柔らかい機械”の開発が進められている。油の流れを利用して形状を変える[日本語版記事]ような、柔軟性をもって動くロボットなどだ。実現すれば、人と協働するときの安全性が大幅に高まる可能性がある。

ただし、その前に克服しなければならない課題がいくつかある。ソフトロボットに穴が開いたとき、確実に自力で修復できるようにするといった点だ。いまのところ、自力修復できるソフトロボットハンドがあるが、誰かが40分間、熱を当てた場合[日本語版記事]に限られる。理想は室温で、ロボットが自らできるようになることだ。

エネルギー量を保ったまま小型化するには

自己修復能力は、自然によってすでに証明されているものからインスピレーションを得るときに、とりわけ重要になる。この手法はバイオミミクリー(生体模倣)と呼ばれる。例えば、人の手と同じ機能をもったロボットをつくりたければ、柔らかい素材を開発する必要がある。手触りが柔らかく、損傷したら自身で修復できるようなものだ。

だが、これだけでは必要な要件の半分にも至らない。手は筋肉や腱、小さな骨などがぎっしり詰まった非常に複雑な装置だ。どうすればロボットで再現し、人間のように巧みに動かすことができるだろうか。何から何までそっくりコピーしてもおそらく解決しない。複雑になりすぎず、人間の手に匹敵する器用さを得なければならない。

バイオミミクリーの好例として、もうひとつ挙げられるのが、鳥を脚だけにしたような二足ロボット「Cassie(キャシー)」[日本語版記事]だ。興味深いのは、Cassieをつくった人々が「よし、鳥の脚を再現しよう」とは決して言わなかったことだ。数学的に最も効率がいいものをつくったら、たまたま鳥の脚のように見えたにすぎない。

自然を再現したロボット、なかでも人型ロボットをつくろうとするとき、課題となるのは生物がもつ圧倒的なエネルギー効率をどう再現するかだ。アリのように小さなものを模倣する場合、アクチュエーターのような従来型のモーターを使うと、たとえ動かせたとしても途方もなく大きなものになってしまう。

この問題を回避する方法のひとつに、ロボットを単体で作業をこなすものと考えるのではなく、全体を構成する部品の一部とみなすやり方がある。例えば、複数の小さなロボットが一緒に動作し、複雑な構造をつくり上げるような設計が考えられる。協働して収穫を行う複数の農業機械もそうだ。長さがわずか数mm[日本語版記事]のマイクロボットという場合もあるだろう。

人間とロボットの「安全な」関わり方

相互につながる複数の小さなロボットをつくるには、当然ながら数百、あるいは数千の機械を連動させられるアルゴリズムが必要だ。ここで、ロボット工学におけるソフトウェア関連の課題に直面する。純粋なデジタル空間では人工知能(AI)が急速な進歩を遂げているが、物理空間で実現するとなるとまったく別の話になる。

アルゴリズムは強化学習と呼ばれる試行錯誤のプロセスを通じ、物体を認識するなどの新しい技能を迅速に独習できる。だが、子どものパズルを解く方法[日本語版記事]などをロボットに独習させるプロセスは時間がかかる。純粋な仮想の世界で行われるように、高速反復学習をすればよいわけではないからだ。将来的な課題は、現実世界で遭遇する新しい事物をロボットたちにうまく処理させることにある。

ロボットたちの能力は大幅に向上している。「LiDAR(ライダー)」のようなセンシング技術が強力かつ安価になっているからだ。それでもロボットが噴水の池に落ちたり歩道で犬をひきそうになったり[日本語版記事]するのは日常茶飯事といえる。改良が必要だろう。

つまり、ロボットが人間とどのようにうまくやっていくかが問題になる。ロボット工学が直面する最も魅力的な課題は、人間とロボットがどのように関わるかというものだ。この研究分野は「ヒューマン・ロボット・インタラクション」と呼ばれる。

見返りをくれないロボットを愛せるか

互いに相手の邪魔をしない、あるいはロボットが転んだら助け起こすなどは一見、簡単そうに思える。だが、状況は急速に難しいものになりつつある。サンフランシスコでは2017年12月、ホームレスの人々が歩道にテントを設置しようとしたところ、セキュリティロボットに阻止されたとして議論になった。

別の面から考えてみよう。われわれは、感情と身体の両方において、機械とどのような絆を結ぶ[日本語版記事]ことになるのだろうか。ロボットメーカーが絆を利用して、さらに高機能のロボット人形を買うように子どもたちに売り込むとしたらどうだろう。ロボットが同じだけの愛を返してくれなくても、心から愛することができるだろうか。倫理的には、ロボットが人とともにいる未来はややこしいものになりそうだ。

もちろん、多くの業界ではほとんどの場合、人間とロボットの交流はもっとシンプルなものになるだろう。外科医たちはすでに手術支援ロボット「ダ・ヴィンチ」[日本語版記事]のようなシステムを利用している。将来はさらに多くの責任を機械に委譲して、傷口の縫合のような面倒な作業をやらせるかもしれない。

人間とロボットの交流は絶妙なダンスを踊るようなものだ。外科医が各種の機械のすぐ隣で働くが、それぞれがお互いの邪魔をすることはない。

近い将来、ロボット工学はあらゆる研究部門に関わることになるだろう。「10の課題について考えてみると、材料科学は材料、電子工学は電力、コンピューター科学はナヴィゲーション制御、生物学はハードウェアシステムを研究することになります」とヤンは述べる。

倫理学者と神経科学者は脳コンピューター・インターフェース(BCI)を担当する。セキュリティの専門家は、新しくつくられたロボットがハッキングされたり、暴れまわったりしないように対策を取る。いま、本当の意味での“親密な関係”が構築されつつあるのだ。

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