Comandare un robot con la forza del pensiero

Interagire, cooperare e dare ordini ad un robot con la sola forza del pensiero non è più immaginazione ed è oggi possibile. I ricercatori del Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) del Massachusetts Institute of Technology (MIT) stanno lavorando ad un progetto, mostrato in video, che consente all’uomo di rilevare e correggere gli errori di un robot semplicemente attraverso segnali cerebrali e con semplici gesti.

"Questo lavoro che combina quanto ottenuto da EEG (elettroencefalografia) e EMG (elettromiografia) permette interazioni naturali uomo-robot per un ampio insieme di applicazioni rispetto a quanto riuscivamo a fare prima usando solo l'EEG", è quanto ha sottolineato Daniela Rus, direttore del CSAIL al MIT.

Le tematiche legate allo studio delle interfacce cervello-computer (Brain-Computer Interface, BCI) sono già studiate in ambito medico in situazioni in cui il corpo ha effettive difficoltà a muoversi e dove la possibilità di controllare un robot con il pensiero appartiene alle più avanzate frontiere della medicina riabilitativa. Una ricerca che ha l’obiettivo di avvicinare la comunicazione uomo-macchina alla comunicazione che normalmente avviene tra esseri umani.

La ricerca del MIT

 I ricercatori del MIT hanno utilizzato Baxter, un robot umanoide progettato da Rethink Robotics, collegato ad un uomo attraverso una serie di elettrodi posti sulla sua testa e sulle sue braccia. Attraverso le onde cerebrali ed i gesti del braccio è in grado di individuare e correggere gli errori di programmazione delle macchine con l’obiettivo di arrivare ad una gestione più semplice ed efficiente delle loro attività.

La comunicazione tra uomo e robot avviene attraverso le onde cerebrali, ErrP- Error-related Potential, emesse e rilevate dal software del robot quando sbaglia l'operazione programmata e per far questo gli occorrono solo da 10 a 30 millisecondi per classificarli, interpretarli, al fine di poter correggere le sue azioni in tempo reale.

I risultati dei primi test hanno evidenziato migliori prestazioni e il robot è stato in grado di migliorare la sua precisione passando dal 70% al 97%.

L’obiettivo è fare in modo che sia la macchina ad adattarsi alla comunicazione degli esseri umani e non viceversa.

Nel video Supervising Robots with Brain and Muscle Signals un compito molto semplice da eseguire: l’intervento dell'uomo per lo spostamento del braccio del robot con un trapano e che deve individuare il foro esatto date tre possibilità (Fonte MITCSAIL).

"La cosa buona di questo approccio è che non c'è bisogno di addestrare utenti a pensare in un modo predeterminato", ha spiegato l'autore dello studio Joseph Del Preto e “Comunicare con un robot diventa simile a comunicare con un'altra persona”.

I segnali cerebrali ErrP, Error-related Potential

Della ricerca la parte più importante ed innovativa sta nella capacità, da parte del robot, di rilevare i segnali cerebrali noti come ErrP, Error-related Potential, che si verificano quando il supervisore umano si accorge di un errore.

Una persona ha il compito di supervisionare il sistema attraverso un lavoro di monitoraggio: quando si accorge che il robot sta sbagliando, il segnale ErrP prodotto dal suo cervello interrompe l’azione del robot e l’operatore attraverso un gesto con la mano indica al robot l’opzione corretta. Un’ operazione che si avvale di un’interfaccia che misura l’attività muscolare. 

Per il momento il sistema può fare scelte che sono unicamente binarie: corretta o scorretta. Ma potrebbe, in seguito, essere capace di interpretare delle scelte molteplici e più complesse, sfruttando l'intensità dei segnali ErrPs che sono proporzionali alla gravità dell'errore. Un modo per creare un dialogo continuo tra l'uomo ed i robot.

Per Daniela Rus, del team di sviluppo "soluzioni come questa dimostrano che è possibile sviluppare sistemi robotici che si comportano come un'estensione di noi stessi più naturale e intuitiva".

Siamo ancora nelle fasi di sperimentazione di questo innovativo approccio che si spera possa, nel lungo periodo, dare risultati concreti in ambiti diversi: dal mondo del lavoro, dove la comunicazione con l’operatore umano sarà determinante per migliorare l’efficienza dell’impresa, alla robotica medica per migliorare la vita di persone con problemi di movimento ed anche di comunicazione.