What intelligent machines can learn from a school of fish | Radhika Nagpal

Translator: Tân Nguyễn Reviewer: Nhu PHAM

In my early days as a graduate student,

Vào những ngày đầu sau khi tốt nghiệp,

I went on a snorkeling trip off the coast of the Bahamas.

tôi tham gia một chuyến lặn ống thở ngoài khơi Bahamas.

I'd actually never swum in the ocean before,

Tôi chưa từng bơi ngoài biển xa bao giờ

so it was a bit terrifying.

nên cũng có chút sợ hãi.

What I remember the most is, as I put my head in the water

Điều tôi nhớ nhất là, khi chúi đầu xuống dưới nước

and I was trying really hard to breathe through the snorkel,

và vật lộn để thở với chiếc ống lặn,

this huge group of striped yellow and black fish

một đàn cá sọc vàng đen lớn lao thẳng vào tôi ...

came straight at me ...

and I just froze.

và tôi chỉ biết đứng đơ ra.

And then, as if it had suddenly changed its mind,

Rồi bỗng nhiên, như thay đổi suy nghĩ,

chúng lao thẳng tới tôi rồi đột ngột rẽ sang phải

came towards me and then swerved to the right

and went right around me.

và đi ngay quanh tôi. Tôi hoàn toàn bị mê hoặc.

It was absolutely mesmerizing.

Maybe many of you have had this experience.

Có lẽ nhiều bạn cũng có trải nghiệm như thế.

Of course, there's the color and the beauty of it,

Dĩ nhiên, chúng có màu sắc và vẻ đẹp,

but there was also just the sheer oneness of it,

tuy nhiên, còn có cả sự đồng nhất đáng kinh ngạc,

as if it wasn't hundreds of fish

cứ như đó không phải là hàng trăm con cá

but a single entity with a single collective mind

mà là một thực thể với một bộ não tập thể duy nhất đưa ra quyết định.

that was making decisions.

When I look back, I think that experience really ended up determining

Khi nhìn lại, tôi nghĩ trải nghiệm đó đã thực sự khiến tôi quyết định

what I've worked on for most of my career.

sự nghiệp mà mình sẽ theo đuổi.

I'm a computer scientist,

Tôi là một nhà khoa học máy tính,

and the field that I work in is artificial intelligence.

và làm về lĩnh vực trí tuệ nhân tạo (AI).

And a key theme in AI

Chủ đề chính trong AI

is being able to understand intelligence by creating our own computational systems

đó là có thể hiểu được trí tuệ bằng cách tạo ra hệ thống máy tính

that display intelligence the way we see it in nature.

biểu hiện trí tuệ theo cách mà ta thấy trong tự nhiên.

Now, most popular views of AI, of course, come from science fiction and the movies,

Hiện nay, góc nhìn phổ biến về AI chủ yếu đến từ khoa học viễn tưởng và phim ảnh,

and I'm personally a big Star Wars fan.

và tôi là một fan lớn của Star Wars.

But that tends to be a very human-centric view of intelligence.

Nhưng nó chỉ là góc nhìn chủ yếu từ con người về trí tuệ.

When you think of a fish school,

Khi nghĩ về một đàn cá, hay về một bầy chim sáo,

or when I think of a flock of starlings,

that feels like a really different kind of intelligence.

ta có cảm giác nó là một kiểu trí tuệ hoàn toàn khác.

For starters, any one fish is just so tiny

Lý do đầu tiên là, mỗi con cá rất nhỏ bé

compared to the sheer size of the collective,

so với kích thước của cả một tập thể,

so it seems that any one individual

nên có vẻ như mỗi cá thể này

would have a really limited and myopic view of what's going on,

sẽ có tầm nhìn rất hạn chế về những gì đang diễn ra,

and intelligence isn't really about the individual

và trí tuệ dường như không chỉ là với cá nhân

but somehow a property of the group itself.

mà bằng cách nào đó là một phần của cả nhóm.

Secondly, and the thing that I still find most remarkable,

Thứ hai, và cũng là thứ khiến tôi ấn tượng nhất,

is that we know that there are no leaders supervising this fish school.

đó là khi biết rằng không hề có lãnh đạo điều hành đàn cá này.

Instead, this incredible collective mind behavior

Thay vào đó, hành vi suy nghĩ tập thể đầy ấn tượng này

is emerging purely from the interactions of one fish and another.

xuất hiện thuần từ sự tương tác của con này với một con khác.

Somehow, there are these interactions or rules of engagement

Bằng cách nào đó, có những sự tương tác hay những quy tắc cam kết

between neighboring fish

giữa những con cá gần nhau khiến mọi thứ hoạt động hiệu quả.

that make it all work out.

So the question for AI then becomes,

Do đó, câu hỏi dành cho AI trở thành,

what are those rules of engagement that lead to this kind of intelligence,

những quy luật cam kết nào dẫn tới loại trí tuệ này,

and of course, can we create our own?

và liệu ta có thể mô phỏng chúng?

And that's the primary thing that I work on with my team in my lab.

Đó chính là thứ mà tôi và đội ngũ đang nghiên cứu trong phòng thí nghiệm.

We work on it through theory,

Chúng tôi nghiên cứu trên lý thuyết,

looking at abstract rule systems

nhìn nó qua hệ thống quy tắc trừu tượng

and thinking about the mathematics behind it.

và nghĩ về các thuật toán đằng sau.

We also do it through biology, working closely with experimentalists.

Chúng tôi cũng thông qua sinh học, hợp tác chặt chẽ với các nhà thực nghiệm.

But mostly, we do it through robotics,

Nhưng hầu hết, là thông qua robot,

where we try to create our own collective systems

chúng tôi cố gắng tạo ra một hệ thống tập thể của chính mình

that can do the kinds of things that we see in nature,

có thể làm những thứ như trong tự nhiên, hay ít nhất là cố làm.

or at least try to.

One of our first robotic quests along this line

Một trong những nhiệm vụ đầu tiên của chúng tôi trong kế hoạch này

was to create our very own colony of a thousand robots.

là tạo ra một tập đoàn một ngàn con robot.

So very simple robots,

Những con robot rất đơn giản,

but they could be programmed to exhibit collective intelligence,

nhưng được lập trình để thể hiện trí tuệ tập thể,

and that's what we were able to do.

và đó là thứ chúng tôi có thể làm.

Một con robot đơn lẻ sẽ như thế này. khá nhỏ, cỡ một đồng 25 xu,

So this is what a single robot looks like.

It's quite small, about the size of a quarter,

and you can program how it moves,

và bạn có thể lập trình cho nó di chuyển,

but it can also wirelessly communicate with other robots,

nhưng nó cũng có thể giao tiếp không dây với những con robot khác,

and it can measure distances from them.

và đo khoảng cách giữa chúng.

And so now we can start to program exactly an interaction,

Bây giờ, chúng tôi có thể bắt đầu lập trình chính xác sự tương tác,

a rule of engagement between neighbors.

quy luật cam kết giữa các thành viên.

And once we have this system,

Một khi có hệ thống này,

we can start to program many different kinds of rules of engagement

chúng ta có thể bắt đầu lập trình nhiều dạng quy luật cam kết

that you would see in nature.

có thể thấy trong tự nhiên.

So for example, spontaneous synchronization,

Ví dụ, sự đồng bộ hóa tự nhiên,

how audiences are clapping and suddenly start all clapping together,

cách mà các khán giả vỗ tay và bỗng nhiên bắt đầu vỗ tay cùng nhịp,

the fireflies flashing together.

những con đom đóm phát sáng cùng nhau.

We can program rules for pattern formation,

Ta có thể lập trình những quy tắc hình thành khuôn mẫu,

how cells in a tissue

cách các tế bào trong một mô xác định vai trò mà chúng sẽ đảm nhiệm

determine what role they're going to take on

and set the patterns of our bodies.

và tạo nên các khuôn mẫu cho cơ thể chúng ta.

We can program rules for migration,

Ta có thể lập trình quy tắc cho sự di cư,

and in this way, we're really learning from nature's rules.

bằng cách này, ta thực sự học hỏi từ các quy luật tự nhiên.

But we can also take it a step further.

Nhưng còn có thể tiến một bước xa hơn thế.

We can actually take these rules that we've learned from nature

Ta có thể lấy những quy luật học từ tự nhiên kết hợp

and combine them and create entirely new collective behaviors

và tạo ra những hành vi tập thể hoàn toàn mới của chính mình.

of our very own.

So for example,

Ví dụ, tưởng tượng bạn có hai kiểu quy tắc khác nhau.

imagine that you had two different kinds of rules.

Quy tắc thứ nhất là về chuyển động:

So your first rule is a motion rule

where a moving robot can move around other stationary robots.

một robot có thể di chuyển xung quanh những con robot bất động khác.

And your second rule is a pattern rule

Quy tắc thứ hai là về khuôn mẫu:

where a robot takes on a color based on its two nearest neighbors.

một robot sẽ nhận màu dựa vào hai robot gần nhất.

So if I start with a blob of robots in a little pattern seed,

Vậy nếu bắt đầu với một nhóm robot nhỏ,

it turns out that these two rules are sufficient for the group

hóa ra hai luật lệ này sẽ đủ để nhóm

to be able to self-assemble a simple line pattern.

có khả năng tự sắp xếp lại thành một đường thẳng.

And if I have more complicated pattern rules,

Và nếu có thêm những quy tắc khuôn mẫu phức tạp hơn,

and I design error correction rules,

và thiết kế những quy tắc tự sửa lỗi,

we can actually create really, really complicated self assemblies,

ta có thể tạo ra những hệ thống tự sắp xếp cực kì phức tạp,

and here's what that looks like.

và nó sẽ trông như thế này.

So here, you're going to see a thousand robots

Ở đây, bạn sẽ thấy một ngàn con robot

that are working together to self-assemble the letter K.

hợp tác với nhau để tự sắp xếp ra chữ cái K.

The K is on its side.

Chữ K theo chiều này.

And the important thing is that no one is in charge.

Điều quan trọng là không hề có người phụ trách.

So any single robot is only talking to a small number of robots nearby it,

Mỗi con robot chỉ nói chuyện với một lượng nhỏ robot cạnh chúng,

and it's using its motion rule to move around the half-built structure

và sử dụng quy tắc chuyển động để di chuyển quanh cấu trúc đang xây dở này

just looking for a place to fit in based on its pattern rules.

để tìm ra vị trí phù hợp dựa trên những nguyên tắc về khuôn mẫu.

And even though no robot is doing anything perfectly,

Mặc dù không một con robot nào làm ra thứ gì hoàn hảo,

the rules are such that we can get the collective to do its goal

những quy tắc giúp ta có một tập thể cùng nhau đạt được mục tiêu.

robustly together.

And the illusion becomes almost so perfect, you know --

Viễn cảnh đấy đang dần trở nên hoàn hảo,

you just start to not even notice that they're individual robots at all,

bạn bắt đầu cảm thấy chúng không còn là những robot tách biệt

and it becomes a single entity,

mà là một thực thể duy nhất, giống như đàn cá kia.

kind of like the school of fish.

Đó là những robot và quy tắc cho không gian hai chiều,

So these are robots and rules in two dimensions,

but we can also think about robots and rules in three dimensions.

nhưng ta còn có thể nghĩ về chúng trong không gian ba chiều.

So what if we could create robots that could build together?

Sẽ thế nào nếu tạo ra những robot có thể cùng nhau xây dựng?

And here, we can take inspiration from social insects.

Chúng ta có thể lấy cảm hứng từ xã hội côn trùng.

So if you think about mound-building termites

Hãy nghĩ về các kiến trúc của loài mối hay các đội quân kiến,

or you think about army ants,

they create incredible, complex nest structures out of mud

chúng tạo ra những kiến trúc tổ cực kì phức tạp và ấn tượng từ bùn

and even out of their own bodies.

thậm chí, là từ chính cơ thể chúng.

And like the system I showed you before,

Như hệ thống tôi cho bạn xem trước đó,

these insects actually also have pattern rules

những côn trùng này cũng có những quy tắc khuôn mẫu

that help them determine what to build,

giúp chúng xác định thứ sẽ xây dựng,

but the pattern can be made out of other insects,

nhưng khuôn mẫu này có thể làm từ côn trùng khác hay từ bùn.

or it could be made out of mud.

And we can use that same idea to create rules for robots.

Và ta có thể sử dụng ý tưởng giống vậy để tạo ra các quy tắc cho robot.

Ở đây, bạn sẽ thấy những con robot đã được mô phỏng.

So here, you're going to see some simulated robots.

So the simulated robot has a motion rule,

Chúng sẽ có quy tắc về chuyển động,

which is how it traverses through the structure,

làm thế nào đi xuyên qua các cấu trúc,

looking for a place to fit in,

tìm vị trí thích hợp cho mình,

and it has pattern rules where it looks at groups of blocks

và có những quy tắc khuôn mẫu để khi nhìn vào một nhóm các khối

to decide whether to place a block.

nó sẽ quyết định đặt khối tiếp theo ở đâu.

And with the right motion rules and the right pattern rules,

Với những quy tắc chuyển động cũng như khuôn mẫu đúng đắn,

we can actually get the robots to build whatever we want.

ta có thể có những con robot xây bất kể thứ gì.

And of course, everybody wants their own tower.

Dĩ nhiên, ai cũng muốn có một tòa tháp cho riêng mình.

(Laughter)

(Cười)

So once we have these rules,

Vậy một khi có những quy tắc,

we can start to create the robot bodies that go with these rules.

ta tạo ra những cơ thể cho robot theo quy tắc này.

So here, you see a robot that can climb over blocks,

Ở đây, bạn thấy một con robot có thể leo qua các khối,

but it can also lift and move these blocks

nhưng nó cũng có thể nhấc và di chuyển những khối này

and it can start to edit the very structure that it's on.

và hình thành cái cấu trúc đang được thi hành.

But with these rules,

Nhưng với những quy tắc này,

this is really only one kind of robot body that you could imagine.

đây chỉ mới là một dạng robot bạn có thể tưởng tượng ra.

You could imagine many different kinds of robot bodies.

Còn có thể tưởng tượng ra nhiều robot với cơ thể khác nữa.

So if you think about robots that maybe could move sandbags

Vậy hãy nghĩ về những robot có thể di chuyển các túi cát,

and could help build levees,

giúp ta dựng đê,

or we could think of robots that built out of soft materials

hãy nghĩ về những robot làm từ vật liệu mềm

and worked together to shore up a collapsed building --

và hợp tác với nhau để chống đỡ các công trình đã sập.

so just the same kind of rules in different kinds of bodies.

Những quy tắc giống nhau trong những cơ thể khác nhau.

Hay là, như nhóm của tôi, bị ám ảnh với những đội quân kiến,

Or if, like my group, you are completely obsessed with army ants,

then maybe one day we can make robots that can climb over literally anything

và có lẽ một ngày, ta sẽ làm ra các robot trèo lên hầu hết mọi thứ

including other members of their tribe,

bao gồm cả các thành viên khác trong cùng bộ,

and self-assemble things out of their own bodies.

và tự sắp xếp lại chính cơ thể mình.

Once you understand the rules,

Một khi hiểu được những quy tắc,

just many different kinds of robot visions become possible.

sẽ rất nhiều viễn cảnh về robot trở thành hiện thực.

Trở lại với chuyến lặn đó,

And coming back to the snorkeling trip,

we actually understand a great deal about the rules that fish schools use.

ta hiểu được rất nhiều về các quy tắc mà đàn cá sử dụng.

So if we can invent the bodies to go with that,

Vậy nếu có thể tạo ra các cơ thể tuân theo nó,

then maybe there is a future

tương lai, có lẽ tôi và đội ngũ sẽ đi lặn với đàn cá do chính mình tạo ra.

where I and my group will get to snorkel with a fish school of our own creation.

Mỗi hệ thống mà tôi đã cho bạn xem

Each of these systems that I showed you

brings us closer to having the mathematical and the conceptual tools

mang chúng ta gần lại với các công cụ toán học và khái niệm

to create our own versions of collective power,

để tạo phiên bản sức mạnh tập thể của chính mình

and this can enable many different kinds of future applications,

và nó mở ra nhiều cách ứng dụng trong tương lai.

whether you think about robots that build flood barriers

Hãy nghĩ về các robot xây những hàng rào chống lũ

or you think about robotic bee colonies that could pollinate crops

hay những tập đoàn robot ong sẽ giúp thụ phấn cho cây trồng

or underwater schools of robots that monitor coral reefs,

hay những nhóm robot dưới nước giúp giám sát các rặng san hô,

or if we reach for the stars and we thinking about programming

hay nếu vươn tới các vì sao, hãy nghĩ về việc lập trình các chòm vệ tinh.

constellations of satellites.

In each of these systems,

Trong mỗi hệ thống đó,

being able to understand how to design the rules of engagement

việc hiểu được làm thế nào thiết kế những quy tắc cam kết

and being able to create good collective behavior

và tạo ra các hành vi tập thể tốt

becomes a key to realizing these visions.

là yếu tố chính để hiện thực hóa những viễn cảnh đó.

So, so far I've talked about rules for insects and for fish

Từ nãy đến giờ, tôi đã nói về quy tắc dành cho côn trùng và loài cá

and for robots,

và cho những con robot,

but what about the rules that apply to our own human collective?

vậy còn những quy tắc áp dụng cho tập thể loài người?

And the last thought that I'd like to leave you with

Suy nghĩ cuối cùng tôi muốn gửi lại cho các bạn

is that science is of course itself

là khoa học, dĩ nhiên, chính nó

an incredible manifestation of collective intelligence,

là một biểu hiện phi thường của trí tuệ tập thể,

but unlike the beautiful fish schools that I study,

nhưng không giống đàn cá tuyệt đẹp mà tôi nghiên cứu,

I feel we still have a much longer evolutionary path to walk.

chúng ta còn phải đi một quãng đường dài trên con đường tiến hóa.

So in addition to working on improving the science of robot collectives,

Do đó, cùng với việc nghiên cứu cải thiện khoa học về tập thể robot,

I also work on creating robots and thinking about rules

tôi cũng nghiên cứu tạo ra những robot và nghĩ về những quy tắc

that will improve our own scientific collective.

sẽ cải thiện chính tập thể chúng ta về mặt khoa học.

There's this saying that I love:

Một câu nói mà tôi rất thích:

who does science determines what science gets done.

người làm khoa học sẽ quyết định thành tựu mà khoa học đạt được.

Imagine a society

Hãy tưởng tượng một xã hội có các quy luật cam kết

where we had rules of engagement

where every child grew up believing that they could stand here

nơi mỗi đứa trẻ lớn lên đều tin rằng chúng có thể đứng đây

and be a technologist of the future,

và trở thành một chuyên gia công nghệ trong tương lai,

or where every adult

hay nơi mà mỗi người lớn

believed that they had the ability not just to understand but to change

đều tin rằng họ không chỉ có khả năng hiểu mà còn có thể thay đổi

how science and technology impacts their everyday lives.

cách khoa học và công nghệ ảnh hưởng tới cuộc sống của họ mỗi ngày.

What would that society look like?

Một xã hội như thế sẽ trông như thế nào?

Tôi tin ta có thể làm được.

I believe that we can do that.

I believe that we can choose our rules,

Tôi tin ta có thể chọn những quy tắc cho mình,

and we engineer not just robots

và không chỉ thiết kế robot

but we can engineer our own human collective,

mà ta còn có thể thiết kế chính tập thể loài người,

and if we do and when we do, it will be beautiful.

và nếu và khi ta làm được, đó sẽ là điều tuyệt vời.

Thank you.

Xin cảm ơn.

(Applause)

(Vỗ tay)