İNSANSI YAPILAR TASARLAMAK

0
1326
İnsansı robotlar dendiğinde akla ilk ne gelir? Fiziki görünüşlerinin insana benzemesi yeterli midir? Yoksa dört kolu olan bir robota aynı ismi yakıştırır mıyız? Bunun yanında insanı taklit eden fiziki davranışları da sergilemesi mi gerekir? Örneğin; yürümek, düşmemek için çaba harcamak, duvar, kapı  gibi engellere çarpmamak vs… Peki fiziksel görünüş ve refleks olarak nitelenebilecek temel hareketler dışında birşeyler yapması, kesin ifadeler ile tanımlanmamış davranışları kendi çıkarımlarıyla gerçekleştirmesi gerekmez mi? Yani birisi size “Bir bardak su verir misin?” diye sorduğunda, siz ona; bardağın, suyun, su isteyen kişinin ve ortamda bu eyleme engel oluşturabilecek diğer herşeyin koordinatını sorar mısınız? Hatta belki su dolu bardak sizin taşıyabileceğinizin üzerinde bir ağırlıktır. Bileğinizin incinmesini istemezsiniz değil mi? Peki buna nasıl karar veririz? Sorular arttıkça zorluk derecesi giderek artmanın ötesinde kaosa dönüşmektedir. Bu durumda yapılması gereken elinizdeki değerleri (zaman, teknoloji, uzmanlık ve para) gücünü yitirmeyeceği parçalara bölerek ilerlemektir. Biz de bölmeyi deneyelim.
Öncelikle fiziki görünüşü ele alalım. Bir tasarımın insansı olabilmesi için karşıdan bakan kişide bu hissi uyandırması gerekir. Dört kolu olan bir canlı insansı değildir. Diğer kollar ona inanılmaz yetenekler kazandırabilir. Aynı anda dört işi yapabilmesini, biriyle düşmemek için tutunurken diğer ikisiyle eşya taşıyıp, bir diğeriyle önündeki engelleri kaldırmasını sağlayabilir. Bu harika bir yetenektir. Ancak insan iki kolunu kullanarak eşya taşırken, yürümek için kullandığı ayaklarıyla da önündeki engelleri itebilir. Burada dikkat edilmesi gereken nokta, yetenek kazandırmak için morfolojik olarak insandan uzaklaştırmak yerine, yorum ve işlev kabiliyetini olabildiğince insana benzetmeye çalışmaktır. Kısacası bu örnek için yapının denge merkezini  tek bacak üzerine aktarıp diğer bacağını farklı bir amaç için kullanmasını sağlamak, “insansı” sıfatını kazandırmaktadır. Bizim standartlarımıza göre fiziksel olarak kafa, iki kol, eller, iki bacak ve ayakları taşımalı ve bunun yanında Türk standartlarına göre 70 kilo, 1.76 boyunda olmalıdır.
Şimdi de hareket yeteneğini inceyelim. Sizce atların arka ayakları gibi arkaya doğru bükülen dizler ya da öne doğru bükülen dirsekler nasıl bir görüntü oluşturur? Genellikle endüstriyel robot kollarda hareket, dirseklere göre ters yöne kırılan eklemler ile aktarılır. Bu robotlar işlerini mükemmel bir şekilde yerine getirir. Konumlandırma, yüke göre güç aktarımı, hız ve diğer unsurlar kusursuz işlemektedir. Ancak bu şekilde tasarlanan bir insansı robot gerçekten kötü görünürdü.  Ayrıca yukarı doğru kırılan dirsekler görüş alanını olumsuz etkilerdi.
Hareketin mekanik tanımı, yani kinematik denklemlerin sınır değerleri, sabitleri ve çözüm adımları, yapıyı oluşturan eklemlerin hareket yörüngesini tanımlar. Biraz daha basite indirelim. Örneğin; masanın üzerinde bir bardak var. Amacımız elimizi uzatarak o bardağı tutup havaya kaldırmak. Kollarımız da vücudumuza yapışık vaziyette yanlarda bekliyor. Size bardağı al dediğimde ne yaparsınız? Hiç düşünmeden elinizi uzatır, bardağı tutar, havaya kaldırırsınız. Uzatmak, tutmak, kaldırmak… Bunlar eklemlerinizin size sağladığı fonksiyonlardır ve aynı anda onlarca kemik-eklem hareketinden oluşan bir kombinasyondur. Peki hangi eklemi hangi hızda ne kadar hareket ettirdiğinizi düşündünüz mü? Şimdi başa dönelim, kollar yanda. Bardağı tutun! İlk önce omuz hareketini yapın ileri doğru, kolunuz dümdüz dursun. Sonra dirseğinizi hareket ettirerek elinizi biraz daha kaldırmış olun. Ardından parmaklarınızı bardağı tutabilecek şekilde açmak için bilek hareketini yapın, yani avucunuz bardağa dönsün. Şimdi parmaklarınızı açın, avucunuzu bardağa yaklaştırıp yine parmak hareketleriyle bardağı kavrayın. Bir de bu hareketleri aynı sırada değil de sondan başa doğru ya da karmaşık bir sırayla yapın. Elinizi yine aynı konuma getirebilirsiniz ancak görüntü ne kadar tuhaf olur değil mi? Hareket yöntemlerinin ve mekanik bağlantıların insansı bir davranış sergileme açısından önemini en iyi şekilde bu hareketleri kendiniz deneyerek anlayabilirsiniz.
Gelelim zeka unsuruna. Sizce zeka nedir? Bir canlının yada sistemin varlığını sürdürdüğü zaman boyunca, çevreden algıladığı her şeyi yorumlayıp, yeni şeyler öğrenmesi, eski öğretilerini yenileyebilmesi, durumlar karşısında karar verebilmesi, karar yöntemlerini geliştirebilmesi, yeni hareket ve yetenekler geliştirebilmesi zeka göstergesidir. Peki robotlar, insan gibi kusursuz bir hafıza ve karar mekanizmasına sahip olmak zorunda mıdır? Düşünüp kendi kendilerine karar verip hareket etmelerini gerçekten ister miyiz?
Robotik sistemler, günümüz ve yakın gelecek için insanların zorlandıkları ya da uğraşarak kaybettikleri zamanı ve enerjiyi daha iyi şeylere ayırabileceklerini düşündükleri işler için tasarlanarak hayatımıza gireceklerdir (aslında endüstri-üretim gibi ortamlarda zaten varlar). Bu durumda, genel olarak robotik sistemler ile insansı robotların keskin bir şekilde ayrıldığı görülmektedir. Şöyle ki; çamaşır makineleri sadece çamaşır yıkayan robotik sistemlerdir ya da bulaşık makineleri sadece bulaşık yıkar. Karar ve algı yetenekleri oldukça basittir. Suyun sıcaklığını kontrol eder, motor devrini ayarlar, deterjan karışımı oluşturur ve işlem basamaklarını zamanlar. Ya da yeni yeni hayatımıza giren temizlik robotlarının amacı sadece yüzeyi temizlemek ve bunun için birşeylere çarpmadan hareket etmektir. Çamaşır makinesinden farklı olarak temel algoritmasını gerçekleştirirken (yüzey temizliği yapmak), kendisi için tehlike oluşturabilecek (merdiven boşluğuna düşmek) ve çevresi için tehlike oluşturabilecek (çevredeki cisimlere çarpmak) gibi durumları algılayıp, ana algoritmayı bozmayacak şekilde davranışını değiştirip ona göre hareket edebilmelidir.Örnekte anlaşıldığı üzere belirli bir eylemi gerçekleştirmek için tasarlanmış robotlar sürekli gelişen bir hafızaya ve yaşam süresi boyunca gelişen bir karar mekanizmasına ihtiyaç duymamaktadır. Hatta böyle bir durum istenmez bile. Çünkü amaç ve  yapılması gerekenler bellidir. Sistemden sadece yapılması istenen şey beklenmektedir.
İnsansı robotlar için zeka tasarımı bu kadar basite indirgenemez. Çünkü insansı robot adıyla tasarlanan sistem, sadece görüntü oluştursun, basit etkileşimlerde bulunsun, eğlendirsin gibi amaçlarla girişilecek bir faaliyet değildir. Bu tanım biraz büyük boyutlu birkaç elektrik motorundan oluşan, bir oyuncaktan öteye gitmeyen şeyler için uygun olur. Ancak hasta insanların bakımını yapabilen, temel konularda insanlara eğitim verebilen, havaalanları, büyük alışveriş merkezleri, müzeler,  hastahaneler gibi yerlerde insanları yönlendirebilen ya da ulaşımlarına yardımcı olan hatta yoğun trafik noktalarında trafiği yönetebilen sistemleri düşündüğünüzde, işin ne kadar geniş ve karmaşık olduğunu görebilirsiniz. Mesela çalıştığınız iş yerinde çay, su ya da basılı evrak servisi yapan bir robot hayal edin. Sizin çalışma masanızın yeri robota öğretilir ve robot her seferinde masanıza gelerek işini yapmış olur. Diyelim ki, size doğru geliyor ve evrak ulaştıracak, yolda karşılaştınız. İnsansı olarak tanımlanan bir robottan ne yapması beklenir? Tabi ki, sizi tanımalı, görevi, yeni şartlar için değiştirdiği eylemlerle (Çünkü artık masa yok. Evrakları masanın üzerine koymak yerine size uzatması lazım.) yerine getirmeli. Sonra görevine devam etmeli. Örneğin; biraz daha detaylandırırsak robotun kişiyi tanımasından önce bulunduğu çevredeki insanları farketmesi gerekli ondan sonra kişi taramasına geçmeli. Bunu hem görüntü hem de ses analizi ile yapabilmeli. Hatta ses analizini kapı, müzik ve benzeri çevre sesleriyle, çevredeki kişilerin seslerini birbirinden ayırarak yapabilmeli. Gördüğünüz gibi tasarım, detaylara indikçe onlarca, yüzlerce hatta binlerce alt tasarımlar ve algoritmalar içermektedir. Zeka dediğimiz şey de tüm bunları; denge, görme, işitme, dokunma gibi verileri ve algoritmalarını kullanarak; önceden öğretilmiş referans durum, data, davranışlar ile karşılaştırma ya da harmanlama yaparak; yeni  bir durum, davranış veya kaydetmek üzere hafıza verileri üretebilmektir.
AKINSOFT Robotik Departmanının, robotik sistemler için harcadığı emek, kararlı ve uzun ömürlü mekanik yapıların tasarlanması ve üretilmesi, bu elemanlarla oluşturulmuş yapıların koordine ve mantıklı şekilde kontrol edilmesi, hareket ve kontrol sistemlerinin tamamlanmasının ardından onları zeki makineler haline getirecek yapay zeka yorumlayıcılarının tasarlanması için harcanmaktadır. Sahip olduğumuz en önemli değerimiz olan zamanımızı, bir ayı; bir saniye gibi düşünerek harcamakta, ülkemiz ve insanlarımız için üzerimize düşeni yapmaktayız.

resul_aydoganİnsansı robotlar dendiğinde akla ilk ne gelir? Fiziki görünüşlerinin insana benzemesi yeterli midir? Yoksa dört kolu olan bir robota aynı ismi yakıştırır mıyız? Bunun yanında insanı taklit eden fiziki davranışları da sergilemesi mi gerekir? Örneğin; yürümek, düşmemek için çaba harcamak, duvar, kapı  gibi engellere çarpmamak vs… Peki fiziksel görünüş ve refleks olarak nitelenebilecek temel hareketler dışında birşeyler yapması, kesin ifadeler ile tanımlanmamış davranışları kendi çıkarımlarıyla gerçekleştirmesi gerekmez mi? Yani birisi size “Bir bardak su verir misin?” diye sorduğunda, siz ona; bardağın, suyun, su isteyen kişinin ve ortamda bu eyleme engel oluşturabilecek diğer herşeyin koordinatını sorar mısınız? Hatta belki su dolu bardak sizin taşıyabileceğinizin üzerinde bir ağırlıktır. Bileğinizin incinmesini istemezsiniz değil mi? Peki buna nasıl karar veririz? Sorular arttıkça zorluk derecesi giderek artmanın ötesinde kaosa dönüşmektedir. Bu durumda yapılması gereken elinizdeki değerleri (zaman, teknoloji, uzmanlık ve para) gücünü yitirmeyeceği parçalara bölerek ilerlemektir. Biz de bölmeyi deneyelim.

Öncelikle fiziki görünüşü ele alalım. Bir tasarımın insansı olabilmesi için karşıdan bakan kişide bu hissi uyandırması gerekir. Dört kolu olan bir canlı insansı değildir. Diğer kollar ona inanılmaz yetenekler kazandırabilir. Aynı anda dört işi yapabilmesini, biriyle düşmemek için tutunurken diğer ikisiyle eşya taşıyıp, bir diğeriyle önündeki engelleri kaldırmasını sağlayabilir. Bu harika bir yetenektir. Ancak insan iki kolunu kullanarak eşya taşırken, yürümek için kullandığı ayaklarıyla da önündeki engelleri itebilir. Burada dikkat edilmesi gereken nokta, yetenek kazandırmak için morfolojik olarak insandan uzaklaştırmak yerine, yorum ve işlev kabiliyetini olabildiğince insana benzetmeye çalışmaktır. Kısacası bu örnek için yapının denge merkezini  tek bacak üzerine aktarıp diğer bacağını farklı bir amaç için kullanmasını sağlamak, “insansı” sıfatını kazandırmaktadır. Bizim standartlarımıza göre fiziksel olarak kafa, iki kol, eller, iki bacak ve ayakları taşımalı ve bunun yanında Türk standartlarına göre 70 kilo, 1.76 boyunda olmalıdır.

Şimdi de hareket yeteneğini inceyelim. Sizce atların arka ayakları gibi arkaya doğru bükülen dizler ya da öne doğru bükülen dirsekler nasıl bir görüntü oluşturur? Genellikle endüstriyel robot kollarda hareket, dirseklere göre ters yöne kırılan eklemler ile aktarılır. Bu robotlar işlerini mükemmel bir şekilde yerine getirir. Konumlandırma, yüke göre güç aktarımı, hız ve diğer unsurlar kusursuz işlemektedir. Ancak bu şekilde tasarlanan bir insansı robot gerçekten kötü görünürdü.  Ayrıca yukarı doğru kırılan dirsekler görüş alanını olumsuz etkilerdi.

robot_tasaHareketin mekanik tanımı, yani kinematik denklemlerin sınır değerleri, sabitleri ve çözüm adımları, yapıyı oluşturan eklemlerin hareket yörüngesini tanımlar. Biraz daha basite indirelim. Örneğin; masanın üzerinde bir bardak var. Amacımız elimizi uzatarak o bardağı tutup havaya kaldırmak. Kollarımız da vücudumuza yapışık vaziyette yanlarda bekliyor. Size bardağı al dediğimde ne yaparsınız? Hiç düşünmeden elinizi uzatır, bardağı tutar, havaya kaldırırsınız. Uzatmak, tutmak, kaldırmak… Bunlar eklemlerinizin size sağladığı fonksiyonlardır ve aynı anda onlarca kemik-eklem hareketinden oluşan bir kombinasyondur. Peki hangi eklemi hangi hızda ne kadar hareket ettirdiğinizi düşündünüz mü? Şimdi başa dönelim, kollar yanda. Bardağı tutun! İlk önce omuz hareketini yapın ileri doğru, kolunuz dümdüz dursun. Sonra dirseğinizi hareket ettirerek elinizi biraz daha kaldırmış olun. Ardından parmaklarınızı bardağı tutabilecek şekilde açmak için bilek hareketini yapın, yani avucunuz bardağa dönsün. Şimdi parmaklarınızı açın, avucunuzu bardağa yaklaştırıp yine parmak hareketleriyle bardağı kavrayın. Bir de bu hareketleri aynı sırada değil de sondan başa doğru ya da karmaşık bir sırayla yapın. Elinizi yine aynı konuma getirebilirsiniz ancak görüntü ne kadar tuhaf olur değil mi? Hareket yöntemlerinin ve mekanik bağlantıların insansı bir davranış sergileme açısından önemini en iyi şekilde bu hareketleri kendiniz deneyerek anlayabilirsiniz.

Gelelim zeka unsuruna. Sizce zeka nedir? Bir canlının yada sistemin varlığını sürdürdüğü zaman boyunca, çevreden algıladığı her şeyi yorumlayıp, yeni şeyler öğrenmesi, eski öğretilerini yenileyebilmesi, durumlar karşısında karar verebilmesi, karar yöntemlerini geliştirebilmesi, yeni hareket ve yetenekler geliştirebilmesi zeka göstergesidir. Peki robotlar, insan gibi kusursuz bir hafıza ve karar mekanizmasına sahip olmak zorunda mıdır? Düşünüp kendi kendilerine karar verip hareket etmelerini gerçekten ister miyiz?

Robotik sistemler, günümüz ve yakın gelecek için insanların zorlandıkları ya da uğraşarak kaybettikleri zamanı ve enerjiyi daha iyi şeylere ayırabileceklerini düşündükleri işler için tasarlanarak hayatımıza gireceklerdir (aslında endüstri-üretim gibi ortamlarda zaten varlar). Bu durumda, genel olarak robotik sistemler ile insansı robotların keskin bir şekilde ayrıldığı görülmektedir. Şöyle ki; çamaşır makineleri sadece çamaşır yıkayan robotik sistemlerdir ya da bulaşık makineleri sadece bulaşık yıkar. Karar ve algı yetenekleri oldukça basittir. Suyun sıcaklığını kontrol eder, motor devrini ayarlar, deterjan karışımı oluşturur ve işlem basamaklarını zamanlar. Ya da yeni yeni hayatımıza giren temizlik robotlarının amacı sadece yüzeyi temizlemek ve bunun için birşeylere çarpmadan hareket etmektir. Çamaşır makinesinden farklı olarak temel algoritmasını gerçekleştirirken (yüzey temizliği yapmak), kendisi için tehlike oluşturabilecek (merdiven boşluğuna düşmek) ve çevresi için tehlike oluşturabilecek (çevredeki cisimlere çarpmak) gibi durumları algılayıp, ana algoritmayı bozmayacak şekilde davranışını değiştirip ona göre hareket edebilmelidir.Örnekte anlaşıldığı üzere belirli bir eylemi gerçekleştirmek için tasarlanmış robotlar sürekli gelişen bir hafızaya ve yaşam süresi boyunca gelişen bir karar mekanizmasına ihtiyaç duymamaktadır. Hatta böyle bir durum istenmez bile. Çünkü amaç ve  yapılması gerekenler bellidir. Sistemden sadece yapılması istenen şey beklenmektedir.

İnsansı robotlar için zeka tasarımı bu kadar basite indirgenemez. Çünkü insansı robot adıyla tasarlanan sistem, sadece görüntü oluştursun, basit etkileşimlerde bulunsun, eğlendirsin gibi amaçlarla girişilecek bir faaliyet değildir. Bu tanım biraz büyük boyutlu birkaç elektrik motorundan oluşan, bir oyuncaktan öteye gitmeyen şeyler için uygun olur. Ancak hasta insanların bakımını yapabilen, temel konularda insanlara eğitim verebilen, havaalanları, büyük alışveriş merkezleri, müzeler,  hastahaneler gibi yerlerde insanları yönlendirebilen ya da ulaşımlarına yardımcı olan hatta yoğun trafik noktalarında trafiği yönetebilen sistemleri düşündüğünüzde, işin ne kadar geniş ve karmaşık olduğunu görebilirsiniz. Mesela çalıştığınız iş yerinde çay, su ya da basılı evrak servisi yapan bir robot hayal edin. Sizin çalışma masanızın yeri robota öğretilir ve robot her seferinde masanıza gelerek işini yapmış olur. Diyelim ki, size doğru geliyor ve evrak ulaştıracak, yolda karşılaştınız. İnsansı olarak tanımlanan bir robottan ne yapması beklenir? Tabi ki, sizi tanımalı, görevi, yeni şartlar için değiştirdiği eylemlerle (Çünkü artık masa yok. Evrakları masanın üzerine koymak yerine size uzatması lazım.) yerine getirmeli. Sonra görevine devam etmeli. Örneğin; biraz daha detaylandırırsak robotun kişiyi tanımasından önce bulunduğu çevredeki insanları farketmesi gerekli ondan sonra kişi taramasına geçmeli. Bunu hem görüntü hem de ses analizi ile yapabilmeli. Hatta ses analizini kapı, müzik ve benzeri çevre sesleriyle, çevredeki kişilerin seslerini birbirinden ayırarak yapabilmeli. Gördüğünüz gibi tasarım, detaylara indikçe onlarca, yüzlerce hatta binlerce alt tasarımlar ve algoritmalar içermektedir. Zeka dediğimiz şey de tüm bunları; denge, görme, işitme, dokunma gibi verileri ve algoritmalarını kullanarak; önceden öğretilmiş referans durum, data, davranışlar ile karşılaştırma ya da harmanlama yaparak; yeni  bir durum, davranış veya kaydetmek üzere hafıza verileri üretebilmektir.

AKINSOFT Robotik Departmanının, robotik sistemler için harcadığı emek, kararlı ve uzun ömürlü mekanik yapıların tasarlanması ve üretilmesi, bu elemanlarla oluşturulmuş yapıların koordine ve mantıklı şekilde kontrol edilmesi, hareket ve kontrol sistemlerinin tamamlanmasının ardından onları zeki makineler haline getirecek yapay zeka yorumlayıcılarının tasarlanması için harcanmaktadır. Sahip olduğumuz en önemli değerimiz olan zamanımızı, bir ayı; bir saniye gibi düşünerek harcamakta, ülkemiz ve insanlarımız için üzerimize düşeni yapmaktayız.

Resul  AYDOĞAN

ROBOTIK SİSTEM DEPARTMANI

Robotik Tasarım Mühendisi

CEVAP VER

Please enter your comment!
Please enter your name here