Shakey, robot lắc lư của Viện Nghiên cứu Stanford (SRI) thập niên 1960–1970, là câu chuyện về một cỗ máy thất bại nhưng để lại những thuật toán sống lâu hơn nó. Video kể lại cách nhóm của Charles Rosen dựng nên Shakey, vì sao nó từng nổi tiếng khắp nước Mỹ và vì sao dự án khép lại năm 1972. Chuyện đáng quan tâm vì nhiều ý tưởng sinh ra từ con robot chậm chạp này vẫn được dùng đến ngày nay.

Tóm tắt nhanh

Shakey chưa bao giờ ra khỏi vài căn phòng ở tầng hai tòa nhà E và chưa làm được việc quân sự nào. Nhưng khi giải những bài toán nhỏ của nó, nhóm SRI đã tạo ra thuật toán tìm đường A*, hệ thống lập kế hoạch STRIPS và cách nhận đường thẳng bằng biến đổi Hough cải tiến. Cỗ máy thua vì thế giới thật không ai sơn sẵn, còn các mảnh phụ tùng thì đi xa hơn nó rất nhiều.

Diễn biến chính

1966: ARPA rót tiền, Shakey khởi động

Giữa Chiến tranh Lạnh, sau cú sốc Sputnik, Lầu Năm Góc lập ra ARPA (sau là DARPA) để rót tiền cho những ý tưởng táo bạo. Kỹ sư Charles Rosen của SRI đề xuất một cỗ máy tự hành, gọi nó là automaton vì chữ robot khi ấy nghe như viễn tưởng. Đề xuất nói về trinh sát, nhưng tham vọng thật là gom mọi nhánh trí tuệ nhân tạo vào một thân thể.

Theo lời Nilsson kể lại, hợp đồng đầu kéo dài khoảng 18 tháng với khoảng 300.000 đô la. Shakey không có tay, chỉ biết đẩy. Bộ não là máy tính lớn của viện, nối với robot bằng cáp, đến năm 1970 chuyển sang sóng vô tuyến sau khi nâng cấp máy tính. Thế giới của nó là khoảng sáu căn phòng với khối hộp sơn màu và chân tường sơn tối để camera nhìn ra cạnh.

1968: Thuật toán A* ra đời

Nils Nilsson, Bertram Raphael và Peter Hart cần cách tìm đường ngắn nhất cho Shakey. Nilsson gọi phương án của mình là Thuật toán A. Raphael đề xuất cộng quãng đã đi với ước lượng quãng còn lại. Hart chứng minh rằng nếu ước lượng không bao giờ dài hơn thực tế thì kết quả luôn là đường ngắn nhất, và không cách nào làm ít việc hơn với cùng hiểu biết. Chữ "sao" được thêm vào để đánh dấu tính tối ưu, thành A*.

Bài báo bị các tạp chí danh giá từ chối, rồi được đăng trên một tạp chí kỹ thuật của IEEE năm 1968. Về sau A* xuất hiện trong trò chơi điện tử, và theo lời Nilsson, biến thể của nó (Field D*) còn được dùng cho xe tự hành trên sao Hỏa.

1971: STRIPS và PLANEX dạy robot lập kế hoạch

Richard Fikes và Nils Nilsson công bố STRIPS năm 1971. Mỗi hành động giống một tấm thẻ ba dòng: điều kiện cần có, điều không còn đúng, điều trở thành đúng. Mọi thứ không ghi trên thẻ được coi như giữ nguyên, một lối thoát thực dụng cho bài toán khung mà các nhà triết học vẫn nhắc.

Vì kế hoạch trên giấy khác xa thực tế rung lắc, nhóm thêm PLANEX để theo dõi từng bước, nhận ra bước hỏng và lập lại kế hoạch. Kiến trúc nhiều tầng này là lần đầu được dùng cho một robot.

1972: Biến đổi Hough cải tiến cho đôi mắt của Shakey

Camera của Shakey nhìn như người cận nặng, nên nhóm phải tự làm công nghệ thị giác. Paul Hough có bằng sáng chế bắt đường thẳng từ năm 1962, nhưng cách tả bằng độ dốc bó tay trước bức tường đứng thẳng. Peter Hart chuyển sang tả đường thẳng bằng một góc và một khoảng cách. Năm 1972, Hart cùng Richard Duda công bố cách làm này, mở rộng cả sang đường tròn và đường cong.

1970: Tạp chí Life gọi Shakey là "người điện tử đầu tiên"

Ngày 20/11/1970, Life đăng bài của Brad Darrach với tựa "Meet Shaky, the First Electronic Person", viết sai tên robot. Khách kéo đến, từ học sinh, công đoàn, các nhà phê bình như Hubert Dreyfus đến một cậu học sinh trung học tên Bill Gates. Gates về sau viết trong một email rằng ông được truyền cảm hứng từ đoạn phim Shakey.

1972: Dự án khép lại

Cuối năm 1969, điều khoản Mansfield đòi tiền nghiên cứu của Bộ Quốc phòng phải phục vụ quân sự trực tiếp. DARPA bắt đầu hỏi robot khi nào ra chiến trường. Năm 1972, dự án Shakey khép lại, vì nó chưa đạt tham vọng ban đầu. Tiền chảy sang các máy nghe được tiếng người và hệ chuyên gia. Năm 1993, Edward Feigenbaum xem một robot hình người của Nhật và theo lời ông, nó có thân khỏe nhưng không có trí óc.

Điều còn tranh cãi hoặc cần thận trọng

  • Lời tiên đoán "3 đến 8 năm": Life in lời này dưới tên Marvin Minsky, nhưng ông phủ nhận kịch liệt. Nên coi đó là lời của tạp chí.
  • Danh hiệu "robot đầu tiên": rùa máy của Grey Walter và Unimate có trước. Tấm biển IEEE ghi là robot di động thông minh đầu tiên.
  • Thuật toán trong điện thoại: chỉ nên nói họ hàng của A* có mặt trong ứng dụng bản đồ. Biến đổi Hough cũng không sinh ra ở viện mà được Hart cải tiến từ bằng sáng chế 1962.
  • Giai thoại người trong cuộc: vòng xoay gỡ cáp, vị tướng hỏi lưỡi dao 36 inch, chuyện Raphael lập tạp chí, mẹo cho người đóng vai robot đều là trí nhớ sau gần nửa thế kỷ.

Vì sao câu chuyện này đáng nhớ?

Shakey cho thấy bước ngoặt công nghệ không phải lúc nào cũng đến từ cỗ máy được tung hô. Cỗ máy thua vì phụ thuộc vào một thế giới được sơn sẵn, còn lời giải cho những bài toán vặt của nó không cần thế giới ấy để chạy.

Chính Peter Hart cho rằng cái quý nhất là cả hệ thống lần đầu nhìn, nghĩ và làm cùng lúc. Theo cách đọc của kênh, thứ còn sống đến hôm nay là những mảnh phụ tùng. Hôm nay Shakey đứng trong tủ kính ở Bảo tàng Lịch sử Máy tính tại Mountain View.

Câu hỏi thường gặp

Shakey là gì?

Shakey là robot di động do nhóm của Viện Nghiên cứu Stanford (SRI) ở Menlo Park, California, phát triển từ năm 1966 và khép dự án năm 1972. Đây là cỗ máy đầu tiên gom nhìn, suy luận và hành động vào cùng một thân thể.

Shakey có phải robot đầu tiên trên thế giới không?

Không hẳn. Rùa máy của Grey Walter và cánh tay công nghiệp Unimate đều có trước. Tấm biển IEEE ghi chính xác hơn: robot di động thông minh đầu tiên.

Thuật toán A* ra đời như thế nào?

Nils Nilsson, Bertram Raphael và Peter Hart tạo ra A* quanh năm 1968 để Shakey tìm đường. Raphael đề xuất cộng quãng đã đi với ước lượng quãng còn lại, Hart chứng minh cách làm này cho đường ngắn nhất nếu ước lượng không lạc quan quá mức.

STRIPS dùng để làm gì?

STRIPS là hệ thống lập kế hoạch do Richard Fikes và Nils Nilsson công bố năm 1971. Mỗi hành động được mô tả bằng điều kiện cần có, điều không còn đúng và điều trở thành đúng sau khi làm.

Thuật toán của Shakey có thật sự nằm trong ứng dụng bản đồ trên điện thoại không?

Nói chắc chắn như vậy là quá đà. Các ứng dụng bản đồ lớn dùng cả chồng kỹ thuật và không hãng nào công bố hết. Điều có thể nói là họ hàng của A* có mặt trong đó.

Vì sao dự án Shakey bị dừng năm 1972?

Theo kịch bản, tiền nghiên cứu quân sự bị siết sau điều khoản Mansfield, còn Shakey chưa thành giấc mơ tích hợp ban đầu. Tiền chuyển sang các máy nghe được tiếng người và hệ chuyên gia.

Nguồn tham khảo

  • Kuipers, Feigenbaum, Hart, Nilsson, AI Magazine 38(1), 2017
  • Tekla Perry, IEEE Spectrum, 17/2/2017
  • Don Nielson, SRI Alumni Newsletter, 4/2017
  • IEEE Milestone: Shakey, robot di động thông minh đầu tiên
  • Computer History Museum, Revolution: AI & Robotics
  • Brad Darrach, Life, 20/11/1970

Bài viết tóm tắt từ video của kênh; nội dung mang tính giới thiệu.