ตรรกะความคิดของหุ่นยนต์

สุดยอดฮีโร่ประจำใจผมขณะนั้นคือ “โกลด้า”:หุ่นยนต์อภินิหาร ที่ต้องต่อสู้กับ “โรดั้ก” จอมวายร้ายขับจานบินรูปค้างคาว สมัยนั้นมีเด็กๆหลายคนรวมทั้งตัวผม ชอบแปลงร่างแบบโกลด้ากระโดดไปมาทั้งวัน แข้งถลอก หัวเข่าแตกอยู่เป็นประจำ

จิตที่เกิดขึ้นใหม่ของวัยเด็กเล็กนั้นเป็นจิตธรรมชาติที่ประภัสสร มีพื้นฐานนิสัยที่ประกอบไปด้วยความรัก และการช่วยเหลือมนุษย์ด้วยกัน เป็น “ศีลและทาน” อยู่ในตัวเอง จึงไม่น่าแปลกใจเลยว่าทำไม? ภาพยนตร์ประเภทหุ่นยนต์ผดุงคุณธรรมจึงมีน้องตัวน้อยๆ ติดอย่างงอมแงม จนกระทั่งเป็นบ่อเกิดจินตนาการที่เกิดจาก “ความรัก” ขึ้นมาอย่างมากมาย

อย่างไรก็ตาม เด็กๆ ก็ถูก “จินตนาการเทียม” ของผู้ใหญ่-ผู้สร้างภาพยนตร์ครอบงำบ้างเป็นบางครั้ง เช่นจินตนาการเรื่องอำนาจและความรุนแรง เป็นต้น ผู้ปกครองเด็กเล็กจึงควรให้ความสนใจเรื่องนี้เป็นพิเศษ ซึ่งคงไม่แตกต่างจากเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์เกมที่ อาจารย์ซีมัวร์ แพพ เพิรดท์ ปรมาจารย์ด้านการเรียนรู้ใช้เป็นเครื่องมือให้เด็กๆสามารถเรียนรู้แบบ Comstructionism หรือ “การเรียนรู้ด้วยปัญญา” ผ่านการสร้างจินตนาการของเด็กผู้เรียนที่เป็นศูนย์กลางการเรียนรู้ บูรณาการด้วยเทคโนโลยีและวิชาการ เพื่อการเรียนรู้ตลอดชีวิต

แต่เมื่อเทคโนโลยีเดียวกันพอมาเป็นคอมพิวเตอร์เกมแบบพกพา กลับให้ผลเสียอย่างยิ่ง เพื่อนผมคนหนึ่งบ่นเสมอว่า ลูกชายเขาพกอุปกรณ์เกมที่ว่าตลอดเวลา แม้กระทั่งตอนรับประทานข้าวและเข้านอน เหมือนกับที่กำลังเป็นข่าวตามหน้าหนังสือพิมพ์ทั่วไปว่า เด็กไทยติดคอมพิวเตอร์เกมมาก อันที่จริงความแตกต่างอยู่ที่วิธีการของการเรียนรู้ด้วยปัญญานั้นเด็กได้มีเวลาใช้เหตุผลและการปฏิสัมพันธ์กับเกมที่เล่นหรือแม้กระทั่งมีส่วนร่วมในการสร้างโปรมแกรมนั้นเสียเองด้วย

การใช้เหตุผลดังกล่าวนั้นทำให้ไม่มี “สิ่งมหัศจรรย์” เกิดขึ้นในแต่ขั้นตอนของจินตนาการ

จากการได้มีโอกาสสอนเด็กเล็กที่ดรุณสิกขาลัย โรงเรียนต้นแบบหนึ่งของการเรียนรู้ด้วยปัญญา ผมยังพบว่า กระบวนการคิดอย่างมีเหตุผลมีส่วนช่วยให้ให้ จินตนาการของน้องๆวิ่งไปสู่ “ความใฝ่ฝัน” มิให้หลุดไปถึง “ความเพ้อฝัน”

ลูกศิษย์ระดับปริญญาตรี โท และเอก ที่สถาบันวิทยาการหุ่นยนต์ภาคสนามก็ต้องผ่านกระบวนการคิดแบบนี้เช่นเดียวกัน หากผลการทดลองออกมาดีเยี่ยมแต่ไม่สามารถอธิบายถึงปัจจัยที่มา เช่นนี้ถือว่า ไม่รู้จริง ในขณะที่นักศึกษาอีกท่านหนึ่งสามารถค้นหาสาเหตุที่หุ่นยนต์ไม่ทำงานตามที่เขาต้องการได้ ถือเป็น “ความรู้ประการหนึ่ง” ที่รุ่นน้องสามารถนำไปต่อยอดงานวิจัย คณะกรรมการสอบวิทยานิพนธ์อาจมีมติให้จบการศึกษาได้

เมื่ออาทิตย์ที่แล้วผมได้ไปบรรยายเรื่อง “หุ่นยนต์ หนึ่งในห้าเทคโนโลยีในอนาคต” ให้แก่นักเรียน ระดับชั้นประถม 4-6 ณ ค่ายวิทยาศาสตร์และคณิตศาสตร์ สถาบันส่งเสริมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) เห็นว่ามีจินตนาการประเภทเพ้อฝันเกี่ยวกับหุ่นยนต์อยู่เยอะมาก

อันที่จริงตรรกะความคิดอ่านของหุ่นยนต์ก็เกิดจากกระบวนการคิดแบบมีเหตุมีผลของมนุษย์นั่นเอง วิทยาการหุ่นยนต์ปัจจุบันครอบคลุมการทำงานของฟังก์ชันสำคัญของหุ่น สามส่วนคือ ส่วนการรับรู้ข้อมูล จากสิ่งแวดล้อม แล้วส่งข้อมูลที่ได้รับมาไปที่ ส่วนการคิดและตีความหมาย หลังจากประมวลผลแล้วก็จะสั่งการไปที่ส่วนการเคลื่อนที่/ เคลื่อนไหว ให้หุ่นยนต์นั้นสามารถทำงานในสิ่งแวดล้อมได้อย่างถูกต้องและมีสมรรถนะสูง โปรดสังเกตว่า วงจรการทำงานของหุ่นยนต์มาบรรจบที่สิ่งแวดล้อมที่เขาปฏิสัมพันธ์กับสิ่งต่างๆ รวมทั้งมนุษย์ด้วย

หุ่นยนต์ Dante II

อุปกรณ์ตรวจวัด ใช้หาค่า อุณหภูมิ ความดัน ความชื้น และอื่นๆ ตลอดจน ตำแหน่งและมุมการเคลื่อนที่และการเคลื่อนไหวของเขาและสิ่งกีดขวาง มีหลายประเภทใช้ได้ทั้งระยะสั้นและระยะไกล เช่น ระบบจีพีเอส Laser Range Finder, อินฟราเรด, Inertial sensor หรือจนกระทั่งมีการใช้ ระบบกล้อง Stereo Vision ที่เลียนแบบการมองเห็นของสองตามนุษย์

ระดับความคิดและการตีความหมายของหุ่นยนต์ต่ำที่สุด คือ การนำค่าต่างที่ตรวจวัดได้ไปคำนวณเชิงสัมพัทธ์กับเวลาเพื่อสร้างสัญญาณไปที่ตัวขับ เช่นมอเตอร์ไฟฟ้า เมื่อนำคอมพิวเตอร์มาช่วยประมวลผลตามโปรแกรมที่เขียนไว้ หุ่นยนต์จึงทำงานได้รวดเร็วและละเอียด สมรรถนะมี ความเพี้ยนน้อยลง เนื่องจากมีการควบคุมป้อนกลับของสัญญาณ ทั้งจากข้อต่างๆของหุ่นยนต์และจากสิ่งแวดล้อม

หุ่นยนต์อุตสาหกรรมที่ใช้งานกันอย่างแพร่หลายในขณะนี้ มีระดับความคิดเพียงเท่านี้เอง การควบคุมหุ่นยนต์ประเภทนี้จึงต้องอาศัยความสามารถของมนุษย์เข้าช่วยตัดสินใจในบางกรณีที่อยู่นอกเหนือไปจากสิ่งที่เราโปรแกรมไว้ เราเรียกการควบคุมแบบนี้ว่า Supervisory Mode. ซึ่งถือว่ามีความเหมาะสมกับงานประยุกต์ในอุตสาหกรรมเพราะเป็นการผสมผสานของสมรรถนะหุ่นยนต์ด้านความละเอียดและความเร็วกับความรอบรู้ของมนุษย์ผู้ควบคุมหุ่นยนต์นั่นเอง

นอกจากนี้ สิ่งแวดล้อมในสายการผลิตเรารู้อะไรอยู่ตรงไหนบ้าง และสามารกนำตัวจับยึดมาช่วยลดความคลาดเคลื่อนของตำแหน่งทำให้กระบวนการผลิตแม่นยำขึ้น อย่างไรก็ตามเมื่อเปรียบเทียบกับหุ่นยนต์เก็บระเบิดหรือหุ่นยนต์ที่ใช้ในโรงงานนิวเคลียร์ยุคต้น ที่มนุษย์ต้องใช้ความพยายามในการบังคับหุ่นยนต์อย่างมาก ระบบควบคุมหุ่นยนต์อุตสาหกรรมมีความซับซ้อนกว่ามาก

ในกรณีที่หุ่นยนต์ต้องทำงานโดยที่ไม่รู้ข้อมูลล่วงหน้ามากนักเกี่ยวกับสิ่งแวด ล้อม เช่น Dante II ที่ทีมนักวิจัยของมหาวิทยาลัยคาร์เนกี้เมลลอนสร้างขึ้นเพื่อสำรวจขั้วโลกใต้ ระดับความคิดและการประมวลผลต้องฉลาดพอให้หุ่นยนต์ทำงานหรือเอาตัวรอดในสถานการณ์ที่คาดไม่ถึง โดยเฉพาะอย่างยิ่งหุ่นยนต์ที่องค์การนาซ่าส่งขึ้นไปสำรวจดวงจันทร์ ดาวอังคารนั้น ไม่รู้เลยว่าจะเจออะไรบ้าง อีกทั้งระยะทางระหว่างดวงดาวที่หุ่นยนต์กำลังปฏิบัติการอยู่กับศูนย์บังคับการที่ฮุสตัน เท็กซัสบนโลกมนุษย์นั้นอยู่ห่างกันมาก การสื่อสารในลักษณะของ Supervisory Mode จึงไม่เหมาะสม

ดังนั้น สัญญาณภาพของหุ่นยนต์ที่ส่งกลับมาเพื่อรายงานสถานการณ์ว่าเขากำลังยืนอยู่หน้าหลุมอุกกาบาตขนาดใหญ่เดินหน้าต่อไม่ได้และขอความเห็นว่าจะให้ทำอย่างไรต่อไปดี ความเป็นจริง คือ หุ่นยนต์อาจตกลงไปนอนแอ้งแม้งที่ก้นหลุมแล้วก็ได้ ดังนั้นหุ่นยนต์ประเภทนี้ จึงต้องตัดสินใจได้เอง เราได้ผนวกปัญญาประดิษฐ์เข้าไป เพื่อให้หุ่นยนต์เข้าใจข้อมูลทางสัญลักษณ์หรือภาพทางเรขาคณิตที่เห็น จนสามารถพลิกแพลงทางเลือกต่างๆ ได้

ตรรกะความคิดหุ่นยนต์ขั้นสูงสุดในปัจจุบันคือ การเข้าใจท่วงทำนองการพูดของภาษามนุษย์แยกแยะได้ระหว่างประโยค “พ่อขี่ควาย-แม่หาบหญ้า” กับ “พ่อขี่ควายแม่-หาบหญ้า” โดยเข้าใจได้ทันทีว่าในประโยคหลังนั้นมีเพียงคุณพ่อคนเดียวขี่ควายตัวแม่และหาบหญ้าไปด้วย หุ่นยนต์รุ่นนี้จึงสามารถปฏิสัมพันธ์กับมนุษย์ได้เป็นอย่างดี

ท่านผู้อ่านสามารถส่งข้อคิดเห็น/เสนอแนะมาที่ผู้เขียนที่ djitt@fibo.kmutt.ac.th——————————————————————————————

ข้อมูลจำเพาะของผู้เขียน

     ดร. ชิต เหล่าวัฒนา จบปริญญาตรีวิศวกรรมศาสตร์ (เกียรตินิยม) จากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้า ธนบุรี ไดัรับทุนมอนบูโช รัฐบาลญี่ปุ่นไปศึกษาและทำวิจัยด้านหุ่นยนต์ที่มหาวิทยาลัยเกียวโต ประเทศญี่ปุ่น เข้าศึกษาต่อระดับปริญญาเอกที่มหาวิทยาลัยคาร์เนกี้เมลลอน สหรัฐอเมริกา ด้วยทุนฟุลไบรท์ และจากบริษัท AT&T ได้รับประกาศนียบัตรด้านการจัดการเทคโนโลยีจากสถาบันเทคโนโลยีแห่งมลรัฐแมสซาชูเซสต์ (เอ็มไอที) สหรัฐอเมริกา

     ภายหลังจบการศึกษา ดร. ชิต ได้กลับมาเป็นอาจารย์สอนที่มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้า ธนบุรี และเป็นผู้ก่อตั้งสถาบันวิทยาการหุ่นยนต์ภาคสนาม หรือที่คนทั่วไปรู้จักในนาม “ฟีโบ้ (FIBO)” เป็นหน่วยงานหนึ่งในมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้า ธนบุรี เพื่อทำงานวิจัยพื้นฐาน และประยุกต์ด้านเทคโนโลยีหุ่นยนต์ ตลอดจนให้คำปรึกษาหน่วยงานรัฐบาล เอกชน และบริษัทข้ามชาติ (Multi-national companies) ในประเทศไทยด้านการลงทุนทางเทคโนโลยี  การใช้งานเทคโนโลยีอัตโนมัติชั้นสูง และการจัดการเทคโนโลยีสารสนเทศอย่างมีประสิทธิภาพ