Why Don’t We Have Better Robots Yet? | Ken Goldberg | TED

Tradutor: Margarida Ferreira Revisora: Eliana Santos

I have a feeling most people in this room would like to have a robot at home.

Tenho a sensação de que a maioria das pessoas nesta sala

gostaria de ter um robô em casa.

Seria bom ele poder fazer as tarefas e cuidar das coisas.

It'd be nice to be able to do the chores and take care of things.

Where are these robots?

Onde estão esses robôs?

What's taking so long?

Porque é que está a demorar tanto?

I mean, we have our tricorders,

Quer dizer, temos os nossos Tricorders

and we have satellites.

e temos satélites.

We have laser beams.

Temos feixes de laser.

But where are the robots?

Mas onde estão os robôs?

(Laughter)

(Risos)

I mean, OK, wait, we do have some robots in our home,

Quer dizer, esperem aí, temos alguns robôs lá em casa,

but, not really doing anything that exciting, OK?

mas não fazem nada de muito excitante, pois não?

(Laughter)

(Risos)

Now I've been doing research at UC Berkeley for 30 years

Há 30 anos que faço investigação na Universidade de Berkeley,

with my students on robots,

com os meus alunos, sobre robôs

and in the next 10 minutes,

e, nos próximos 10 minutos,

I'm going to try to explain the gap between fiction and reality.

vou tentar explicar a diferença entre ficção e realidade.

Now we’ve seen images like this, right?

Já têm visto imagens como esta, certo?

These are real robots.

São robôs de verdade.

They're pretty amazing.

São fantásticos.

But those of us who work in the field,

Mas para quem trabalha no terreno, como nós,

well, the reality is more like this.

a realidade é mais assim.

(Laughter)

(Risos)

That's 99 out of 100 times, that's what happens.

Isso é o que acontece 99 vezes em 100.

And in the field, there's something that explains this

E no terreno, há uma coisa que explica isto,

that we call Moravec's paradox.

a que chamamos o paradoxo de Moravec que é assim:

And that is, what's easy for robots,

O que é fácil para os robôs,

like being able to pick up a large object,

como agarrar num objeto grande,

large, heavy object,

um objeto grande e pesado,

is hard for humans.

é difícil para os seres humanos.

But what's easy for humans,

Mas o que é fácil para os seres humanos,

like being able to pick up some blocks and stack them,

como agarrar em blocos e empilhá-los,

well, it turns out that is very hard for robots.

acontece que é muito difícil para os robôs.

And this is a persistent problem.

Este é um problema persistente.

So the ability to grasp arbitrary objects is a grand challenge for my field.

Assim, a capacidade de agarrar em objetos diversificados

é um grande desafio para a minha área.

Now by the way, I was a very klutzy kid.

Já agora, eu era um miúdo muito desastrado.

(Laughter)

(Risos)

Deixava cair as coisas.

I would drop things.

Any time someone would throw me a ball, I would drop it.

Sempre que alguém me atirava uma bola, eu deixava-a cair.

I was the last kid to get picked on a basketball team.

Era o último a ser escolhido para uma equipa de basquetebol.

I'm still pretty klutzy, actually,

E continuo a ser muito desastrado,

but I have spent my entire career studying how to make robots less clumsy.

mas passei toda a minha carreira a estudar

como tornar os robôs menos desastrados.

Now let's start with the hardware.

Agora comecemos com o hardware.

So the hands.

Por exemplo, as mãos.

Now this is a robot hand, a particular type of hand.

Isto é uma mão de um robô, um tipo especial de mão.

It's a lot like our hand.

É muito parecida com a nossa mão.

And it has a lot of motors, a lot of tendons

Tem muitos motores, muitos tendões e muitos cabos, como podem ver.

and cables as you can see.

So it's unfortunately not very reliable.

Mas, infelizmente, não é muito fiável.

It's also very heavy and very expensive.

Também é muito pesada e muito cara.

So I'm in favor of very simple hands, like this.

Portanto, eu prefiro mãos muito simples, como esta.

So this has just two fingers.

Esta tem apenas dois dedos.

It's known as a parallel jaw gripper.

É conhecida por pinça de mandíbula paralela.

So it's very simple.

É muito simples.

It's lightweight and reliable and it's very inexpensive.

É leve e fiável e não é nada cara.

And if you're doubting that simple hands can be effective,

Se duvidam que mãos simples podem ser eficazes,

look at this video where you can see that two very simple grippers,

vejam este vídeo em que podem ver duas pinças muito simples

— aliás, estas estão a ser manobradas por seres humanos —

these are being operated, by the way,

by humans who are controlling the grippers like a puppet.

que controlam as garras como uma marionete.

But very simple grippers are capable of doing very complex things.

Mas estas garras muito simples conseguem fazer coisas muito complexas.

Now actually in industry,

Atualmente, na indústria,

there’s even a simpler robot gripper, and that’s the suction cup.

até há uma pinça robótica mais simples, que é uma ventosa.

And that only makes a single point of contact.

Essa cria um único ponto de contacto.

So again, simplicity is very helpful in our field.

Por isso, repito, a simplicidade é muito útil no nosso campo.

Now let's talk about the software.

Agora falemos do software.

This is where it gets really, really difficult

É aqui que as coisas ficam realmente muito difíceis,

devido a uma questão fundamental, que é a incerteza.

because of a fundamental issue, which is uncertainty.

There's uncertainty in the control.

Há incerteza quanto ao controlo.

There’s uncertainty in the perception.

Há incerteza quanto à perceção.

And there’s uncertainty in the physics.

E há incerteza quanto à física.

Now what do I mean by the control?

O que é que eu quero dizer com controlo?

Well if you look at a robot’s gripper trying to do something,

Se olharmos para a pinça de um robô a tentar fazer alguma coisa,

there's a lot of uncertainty in the cables and the mechanisms

há muita incerteza quanto aos cabos e aos mecanismos

that cause very small errors.

que fazem erros muito pequenos.

And these can accumulate and make it very difficult to manipulate things.

Estes podem acumular-se e dificultar muito a manipulação das coisas.

Agora, em termos de sensores,

Now in terms of the sensors, yes,

os robôs têm câmaras de altíssima resolução, tal como nós,

robots have very high-resolution cameras just like we do,

and that allows them to take images of scenes in traffic

e isso permite-lhes captar imagens de cenas no trânsito

or in a retirement center,

ou num centro de reformados,

or in a warehouse or in an operating room.

ou num armazém ou num bloco operatório.

But these don't give you the three-dimensional structure

Mas isso não nos dá a estrutura tridimensional

of what's going on.

do que está a acontecer.

So recently, there was a new development called LIDAR,

Recentemente, houve um novo desenvolvimento chamado LIDAR,

and this is a new class of cameras that use light beams to build up

que é uma nova classe de câmaras que usam feixes de luz

para criar um modelo tridimensional do ambiente.

a three-dimensional model of the environment.

And these are fairly effective.

Estes são bastante eficazes.

They really were a breakthrough in our field, but they're not perfect.

Foram realmente um avanço na nossa área, mas não são perfeitos.

So if the objects have anything that's shiny or transparent,

Se os objetos têm qualquer coisa brilhante ou transparente,

well, then the light acts in unpredictable ways,

a luz age de forma imprevisível

and it ends up with noise and holes in the images.

e acaba com ruído e buracos nas imagens.

So these aren't really the silver bullet.

Portanto, isto não é realmente uma varinha mágica.

And there’s one other form of sensor out there now called a “tactile sensor.”

Há uma outra forma de sensor chamado “sensor tátil”.

And these are very interesting.

Estes são muito interessantes.

They use cameras to actually image the surfaces

Usam câmaras para fotografar as superfícies

as a robot would make contact,

com que um robô entra em contacto,

but these are still in their infancy.

mas ainda estão na infância.

Now the last issue is the physics.

Agora, a última questão é a física.

And let me illustrate for you by showing you,

Vou mostrar como é.

we take a bottle on a table

Temos um frasco em cima duma mesa e empurramo-lo.

and we just push it,

O robô empurra-o exatamente da mesma maneira todas as vezes.

and the robot's pushing it in exactly the same way each time.

But you can see that the bottle ends up in a very different place each time.

Mas como veem, o frasco acaba num lugar muito diferente de cada vez.

E porque é que isso acontece?

And why is that?

Well it’s because it depends on the microscopic surface topography

Porque isso depende da topografia microscópica da superfície

sob o frasco enquanto ele desliza.

underneath the bottle as it slid.

For example, if you put a grain of sand under there,

Por exemplo, se colocarmos um grão de areia por baixo,

it would react very differently than if there weren't a grain of sand.

ele reagiria de forma muito diferente do que se não houvesse o grão de areia.

And we can't see if there's a grain of sand because it's under the bottle.

Não vemos se há um grão de areia porque está debaixo do frasco.

It turns out that we can predict the motion of an asteroid

Acontece que podemos prever o movimento de um asteroide

a million miles away,

a milhões de quilómetros de distância,

far better than we can predict the motion of an object

muito melhor do que podemos prever o movimento de um objeto

as it's being grasped by a robot.

que está a ser agarrado por um robô.

Now let me give you an example.

Vou dar-vos um exemplo.

Put yourself here into the position of being a robot.

Coloquem-se aqui na posição de ser um robô.

You're trying to clear the table

Estão a tentar limpar a mesa

and your sensors are noisy and imprecise.

e os vossos sensores são barulhentos e imprecisos.

Your actuators, your cables and motors are uncertain,

Os vossos atuadores, os vossos cabos e motores são incertos,

so you can't fully control your own gripper.

e não conseguem controlar totalmente a vossa pinça.

And there's uncertainty in the physics,

E há incerteza na física,

so you really don't know what's going to happen.

por isso não sabemos bem o que vai acontecer.

Assim, não é de surpreender que os robôs ainda sejam muito desastrados.

So it's not surprising that robots are still very clumsy.

Now there's one sweet spot for robots, and that has to do with e-commerce.

Agora, há um ponto ideal para os robôs, que tem a ver com o comércio eletrónico.

And this has been growing, it's a huge trend.

E isto tem vindo a crescer, é uma tendência enorme.

And during the pandemic, it really jumped up.

Durante a pandemia, deu um salto.

I think most of us can relate to that.

Penso que muitos de nós nos identificamos com isso.

We started ordering things like never before,

Começámos a encomendar coisas como nunca tínhamos feito,

and this trend is continuing.

e esta tendência continua.

And the challenge is to meet the demand,

O desafio é satisfazer a procura,

temos de conseguir que todos os pacotes sejam entregues a tempo.

we have to be able to get all these packages delivered in a timely manner.

And the challenge is that every package is different,

O problema é que os pacotes são todos diferentes,

as encomendas são todas diferentes.

every order is different.

So you might order some some nail polish and an electric screwdriver.

Vocês podem encomendar verniz para unhas e uma chave de fendas elétrica.

And those two objects are going to be

Esses dois objetos vão estar algures

somewhere inside one of these giant warehouses.

dentro de um destes armazéns gigantes.

And what needs to be done is someone has to go in,

O que é preciso fazer é alguém lá entrar,

find the nail polish and then go and find the screwdriver,

encontrar o verniz e depois encontrar a chave de fendas,

juntá-los, colocá-los numa caixa e enviá-los para vocês.

bring them together, put them into a box and deliver them to you.

So this is extremely difficult, and it requires grasping.

Isto é extremamente difícil e requer apreensão.

So today, this is almost entirely done with humans.

Portanto, hoje, isto é quase inteiramente feito com seres humanos

And the humans don't like doing this work,

que não gostam nada de fazer este trabalho,

there's a huge amount of turnover.

há uma grande rotação de pessoas.

So it's a challenge.

Portanto, é um problema.

And people have tried to put robots

As pessoas tentaram pôr robôs em armazéns

into warehouses to do this work.

para fazer este trabalho.

(Laughter)

(Risos)

It hasn't turned out all that well.

Não correu lá muito bem.

But my students and I, about five years ago,

Mas os meus alunos e eu, há cerca de cinco anos,

we came up with a method, using advances in AI and deep learning,

criámos um método, usando avanços na IA e na aprendizagem profunda,

para fazer com que um robô se treinasse a si mesmo

to have a robot essentially train itself to be able to grasp objects.

até conseguir agarrar objetos.

And the idea was that the robot would do this in simulation.

A ideia era que o robô fizesse isso em simulação.

It was almost as if the robot were dreaming about how to grasp things

Era quase como se o robô estivesse a sonhar com a forma de agarrar coisas

and learning how to grasp them reliably.

e a aprender a agarrá-las de forma segura.

And here's the result.

E o resultado foi este.

Este é um sistema chamado Dex-Net

This is a system called Dex-net

that is able to reliably pick up objects

que consegue apanhar de forma fiável

objetos que colocámos nestes caixotes em frente do robô.

that we put into these bins in front of the robot.

These are objects it's never been trained on,

São objetos com que nunca foi treinado,

and it's able to pick these objects up

mas ele consegue apanhar estes objetos

and reliably clear these bins over and over again.

e esvaziar estes caixotes de forma fiável várias vezes.

So we were very excited about this result.

Ficámos muito entusiasmados com este resultado.

And the students and I went out to form a company,

Os estudantes e eu acabámos por formar uma empresa,

and we now have a company called Ambi Robotics.

e agora temos uma empresa chamada Ambi Robotics.

And what we do is make machines that use the algorithms,

Fazemos máquinas que usam os algoritmos,

the software we developed at Berkeley,

o software que desenvolvemos em Berkeley,

to pick up packages.

para recolher pacotes.

And this is for e-commerce.

Isto é para o comércio eletrónico.

The packages arrive in large bins, all different shapes and sizes,

Os pacotes chegam em caixas grandes, de diferentes formas e tamanhos,

and they have to be picked up,

e têm de ser recolhidos, digitalizados

scanned and then put into smaller bins depending on their zip code.

e depois colocados em caixas menores, consoante o seu código postal.

Temos agora 80 destas máquinas a operar nos EUA,

We now have 80 of these machines operating across the United States,

sorting over a million packages a week.

separando mais de um milhão de pacotes por semana.

Isto é algum progresso,

Now that’s some progress,

but it's not exactly the home robot that we've all been waiting for.

mas não é exatamente o robô doméstico que todos esperavam.

So I want to give you a little bit of an idea

Por isso, quero dar-vos uma pequena ideia

of some the new research that we're doing

de algumas das novas pesquisas

que estamos a fazer para tentar ter robôs mais capazes lá em casa.

to try to be able to have robots more capable in homes.

And one particular challenge is being able to manipulate deformable objects,

Um desafio particular é conseguir manipular objetos deformáveis,

like strings in one dimension,

como cordões, numa só dimensão,

two-dimensional sheets and three dimensions,

lençóis, em duas dimensões,

ou frutas e vegetais, em três dimensões.

like fruits and vegetables.

So we've been working on a project to untangle knots.

Temos trabalhado num projeto para desfazer nós.

And what we do is we take a cable and we put that in front of the robot.

Pegamos num cabo e colocamo-lo em frente do robô.

Ele tem de usar uma câmara para olhar para baixo, analisar o cabo,

It has to use a camera to look down, analyze the cable,

figure out where to grasp it

descobrir onde o deve agarrar

and how to pull it apart to be able to untangle it.

e como separá-lo para poder desfazê-lo.

And this is a very hard problem,

Este é um problema muito difícil,

because the cable is much longer than the reach of the robot.

porque o cabo é muito mais longo do que o alcance do robô.

So it has to go through and manipulate, manage the slack as it's working.

Por isso, tem de continuar e manipular, gerir a folga enquanto está a trabalhar.

And I would say this is doing pretty well.

Eu diria que isto está a correr muito bem.

It's gotten up to about 80 percent success

Já atingiu cerca de 80% de êxito

when we give it a tangled cable at being able to untangle it.

quando lhe damos um cabo emaranhado para conseguir desembaraçá-lo.

The other one is something I think we also all are waiting for:

Outra coisa é uma algo que, penso, também estamos todos à espera:

robot to fold the laundry.

um robô para dobrar a roupa.

Now roboticists have actually been looking at this for a long time,

Os roboticistas há muito tempo que têm estado a olhar para isto

and there was some research that was done on this.

e já houve algumas pesquisas feitas para isso.

But the problem is that it's very, very slow.

O problema é que ainda é muito lento.

So this was about three to six folds per hour.

Isto representa cerca de três a seis dobras por hora.

(Laughter)

(Risos)

So we decided to to revisit this problem

Assim, decidimos voltar a encarar este problema

e tentar fazer com que um robô trabalhe muito depressa.

and try to have a robot work very fast.

So one of the things we did was try to think

Pensámos num robô de dois braços

about a two-armed robot that could fling the fabric

que podia dobrar o tecido

the way we do when we're folding,

como nós fazemos.

Também usámos o atrito neste caso

and then we also used friction in this case to drag the fabric

para alisar o tecido para suavizar algumas rugas.

to smooth out some wrinkles.

And then we borrowed a trick which is known as the two-second fold.

E depois fomos buscar um truque que é conhecido como a dobra dos dois segundos.

You might have heard of this.

Talvez já tenham ouvido falar dele.

It's amazing because the robot is doing exactly the same thing

É incrível porque o robô está a fazer exatamente a mesma coisa

and it's a little bit longer, but that's real time,

só que é um pouco mais longo.

Isto é em tempo real, não é mais rápido.

it's not sped up.

So we're making some progress there.

Portanto, estamos a fazer alguns progressos.

O último exemplo é ensacar.

And the last example is bagging.

So you all encounter this all the time.

Todos vocês assistem a isto o tempo todo.

You go to a corner store, and you have to put something in a bag.

Vamos à loja da esquina e temos de meter uma coisa num saco.

Now it's easy, again, for humans,

Isto é fácil para os seres humanos,

but it's actually very, very tricky for robots

mas, na verdade, é muito complicado para os robôs,

because for humans, you know how to take the bag

porque os seres humanos sabem como agarrar no saco e manipulá-lo.

and how to manipulate it.

But robots, the bag can arrive in many different configurations.

Mas, para os robôs, o saco pode ter muitas configurações diferentes.

It’s very hard to tell what’s going on

É muito difícil dizer o que se passa,

and for the robot to figure out how to open up that bag.

para o robô descobrir como abrir o saco.

So what we did was we had the robot train itself.

Então o que fizemos foi pôr o robô a treinar-se a ele mesmo.

Pintámos um desses sacos com tinta fluorescente,

We painted one of these bags with fluorescent paint,

and we had fluorescent lights that would turn on and off,

arranjámos luzes fluorescentes que acendiam e apagavam,

and the robot would essentially teach itself how to manipulate these bags.

e o robô ensinava-se a manipular esses sacos.

And so we’ve gotten it now up to the point

Chegámos agora ao ponto

where we're able to solve this problem about half the time.

em que conseguimos resolver este problema para cerca de metade do tempo.

So it works,

Portanto, funciona,

but I'm saying, we're still not quite there yet.

mas continuo a dizer, ainda não chegamos lá.

So I want to come back to Moravec's paradox.

Por isso, vou voltar ao paradoxo de Moravec.

What's easy for robots is hard for humans.

O que é fácil para os robôs é difícil para os seres humanos.

And what's easy for us is still hard for robots.

E o que é fácil para nós continua a ser difícil para os robôs.

We have incredible capabilities.

Temos capacidades incríveis.

We're very good at manipulation.

Somos muito bons em manipulação.

(Laughter)

(Risos)

But robots still are not.

Mas os robôs ainda não o são.

I want to say, I understand.

Quer dizer, eu compreendo.

It’s been 60 years,

Já se passaram 60 anos

and we're still waiting for the robots that the Jetsons had.

e ainda estamos à espera dos robôs que os Jetsons tinham.

Why is this difficult?

Porque é que isso é difícil?

We need robots because we want them to be able to do tasks that we can't do

Precisamos de robôs porque queremos que eles consigam fazer

tarefas que não podemos fazer ou que não queremos fazer.

or we don't really want to do.

But I want you to keep in mind that these robots, they're coming.

Mas quero que tenham em mente que estes robôs estão a chegar.

Just be patient.

Tenham paciência

Because we want the robots,

porque queremos os robôs,

but robots also need us

mas os robôs também precisam de nós

to do the many things that robots still can't do.

para fazermos as muitas coisas que os robôs ainda não conseguem fazer.

Obrigado.

Thank you.

(Applause)

(Aplausos)