長期以來,機器人領域一直受到多樣性問題的阻礙——機器人本身的多樣性太多,而設計和製造機器人的工程師的多樣性又不夠。例如,為協調一個機器人上的肢體或輪子的運動而編寫的軟體通常無法在任何其他機器人上工作。研究表明,人工智慧演算法——包括機器人用來識別人和物體的演算法——往往會反映其開發者的內在的性別和種族偏見。
梅洛妮·懷斯一生都在糾正這些問題。她的職業生涯從先鋒機器人初創公司 Willow Garage 的程式設計師到 Fetch Robotics 的執行長。在 Fetch,她透過製造執行在她幫助在 Willow 開發的機器人作業系統 (ROS) 上的機器來解決機器人多樣性問題。ROS 讓程式設計師能夠編寫可以在許多不同型別的機器人上執行的軟體,並與更大的機器人社群自由共享該程式碼。在 ROS 之前,工程師們不得不從頭開始編寫他們的大部分機器人軟體。Fetch 的機器人看起來像是出自《星球大戰》的機器人工廠,旨在在大型倉庫中巡邏,幫助工人將物料從一個地方移動到另一個地方,同時繪製沿途路線。然後,Fetch 使用這些地圖資料來幫助 DHL 等快遞服務公司透過改進倉庫的佈局和物流來節省時間和金錢。
大眾科學與懷斯談論了她為何偏愛功能性、主力機器人(更像 R2-D2 而不是 C-3PO)、ROS 對機器人技術的影響以及她為使工程學更易於理解和成為職業道路所做的努力。
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[以下是採訪的編輯稿。]
是什麼讓機器成為“機器人”?
這是一個難題,許多機器人專家會給出不同的答案。最簡單的定義是,機器人是一種接收感測器輸入,然後根據其程式設計和收集的資訊執行一些影響物理世界的動作的裝置。當人們想到機器人時,通常會立即想到機械臂,但實際上它的裝置範圍要廣泛得多。
為什麼您將精力集中在倉庫機器人上?
我職業生涯的很大一部分時間都在機器人技術領域做了很多不同的事情,包括自動駕駛汽車和輪船、個人機器人、教育機器人和實驗機器人。它們都沒有用。這對我來說是一場真正的危機。很多人喜歡做那種基礎研究,但這不適合我。我想,如果我正在研究的這些東西永遠不會有人使用,而且我們無法將它們變成有價值的東西,那我為什麼要研究它們呢?所以我將注意力轉向了可以在倉庫中使用的協作機器人。那裡有很大的商業機會,而且這也是適合機器人的正確環境,機器人可以在半結構化環境中良好工作,而不是在野外。
建立一個機器人作業系統來幫助機器人專家在構建機器時達成共識有多重要?
極其重要——如果你看看過去八年機器人領域發生的所有事情,我會說你可以將它們都歸功於 [機器人作業系統]。可能沒有一家公司沒有以某種方式在研發或生產中使用 ROS 作為其機器人平臺的一部分。例如,ROS 提供了一個通訊層,用於在機器人和控制它的軟體之間傳遞標準訊息。在 ROS 之前,沒有資料格式或輸出的標準化。該作業系統還提供了一堆 數學庫 [執行某些數學運算的軟體],使機器人能夠進行變換數學運算,以及一個視覺化系統,開發人員為每個新機器人重新建立它將是繁瑣的。
您在 ROS 的開發中扮演了什麼角色?
[機器人初創公司] Willow Garage 的五個開發人員[在 2007 年] 開始構建 ROS,作為公司 PR2 機器人的一部分。隨著作業系統的成熟,我加入了開發團隊。由於 ROS 是開源的,任何開發人員[包括 Willow Garage 以外的開發人員]都可以為其做出貢獻,這導致了機器人社群前所未有的資訊大規模共享。在單一作業系統上實現標準化還具有使機器人技術中的可重複性成為可能的額外優勢,這意味著研究人員可以重新建立和擴充套件彼此的工作。反過來,這有助於加速新機器人的開發。
在您構建的所有機器人中,您最自豪的是哪一個?
我不得不說是 TurtleBot,它是我在 2011 年開發的。不是因為它特別複雜——事實上它相對簡單——而主要是因為它對機器人社群產生了如此大的影響。它是一款使用開源軟體和硬體的教育機器人,我們在 Willow Garage 設計了它。最終它發展出了自己的生命。我現在正在招聘透過使用 TurtleBot 學習 ROS 和機器人技術的人。
對您來說,被認為是先鋒機器人專家還是女性先鋒機器人專家更重要?
問我這個問題真是問錯人了,因為我意識到我是一隻獨角獸,人們喜歡像遊行獨角獸一樣炫耀我。成為女性科技 CEO 就是這樣。我更希望因我所做的工作以及我的知識和貢獻而獲得認可。但我也意識到,在 30% 到 40% 的時間裡,人們都在問我作為女性在這個職位上的經歷。
您是否感到有額外的壓力要成為年輕女性的榜樣?
總的來說,我沒有。首先,我讀過一些研究,這些研究表明,父親或男性親屬對年輕女性追求 STEM 職業的決定比女性榜樣有更大的影響。老實說,我希望更多的人進入工程領域。我對性別或種族沒有偏見。我們正朝著美國嚴重的工程危機邁進。如果我們不改變我們對工程學的看法以及我們向人們傳遞的關於工程學的資訊,我們將面臨嚴重的問題。
關於工程學傳遞的資訊有什麼問題?
我們創造了一種文化,在這種文化中,人們認為數學不好是可以的,而且這種文化讓人們相信他們數學不好——我不知道我們為什麼要這樣做。然後我們對人們說,“只有當你成為房間裡最聰明的人時,你才能成為一名工程師。” 這讓一些人覺得他們不應該努力——人們會自我選擇,認為自己不合格。我向你保證,你可以讓一個認為自己數學不好的人坐下來,在 45 分鐘內向他們證明這不是真的。我們還創造了工程原型,透過電視節目將人們從 STEM 領域推開,這些節目讓我們這個群體看起來像你不想與之交往的人。《生活大爆炸》和《矽谷》等節目傳遞的資訊是,“你想成為一名工程師,這樣你就可以有點孤獨和怪異。” 這些都不是有吸引力的生活機會。這會阻止年輕人進入工程領域,因為我們是那些被挑剔的人。
您如何打破這些刻板印象?
國家工程院一直在討論如何將工程學重新定義為一個學科,儘管他們在這方面還不是很成功。這需要我們[在美國]思考工程學、數學和科學的方式發生重大變化。其他文化沒有這種工程學問題。在亞洲,被視為擅長數學和科學是件好事。人們渴望成為工程師。而且由於我們在文化中構建工程學的方式,人們不認為它是一件有創意的事情。但實際上我們需要有創造力的工程師,他們不只是從 A 直接走到 B,而是繞道走到 C。如果你看看科學界一些最受認可的人,他們中的許多人都是採取非傳統教育路線的非傳統思想家。
增加工程領域的女性和少數族裔人數可能會對機器人技術和整個科技界產生什麼影響?
有很多人對數學、科學、工程和機器人技術感興趣,但由於種種原因沒有機會追求這些領域。說少數族裔和女性只是對科技或科學不感興趣是一個蹩腳的藉口。這些人感興趣,但很多時候覺得打破他們面前的障礙不值得。多樣性吸引多樣性。如果你看到一個行業,而你面對的都是白人男性,如果你不是白人男性,你如何才能覺得自己會成功?缺乏多樣性直接傷害了機器人技術——我們的一些計算機視覺演算法無法識別不同種族的人。為什麼?因為所有開發這些演算法的人看起來都一樣。
