Il sistema Holodeck, ispirato a Star Trek, utilizza IA per creare ambienti virtuali personalizzati per l’addestramento dei robot.
Generazioni di fan si sono spesso chieste come sarebbe fare il primo contatto con una nuova specie, evitare situazioni sociali imbarazzanti con un rapido trasporto d’emergenza o sperimentare la velocità di curvatura a bordo di una nave stellare (ma attenzione a non superare mai la velocità di curvatura 10, qualunque cosa accada!). Sebbene gran parte della tecnologia incredibile mostrata nella serie Star Trek rimanga per ora nel campo della finzione, alcune innovazioni sono diventate realtà. Grazie al lavoro di un team di ingegneri dell’Università della Pennsylvania, possiamo ora aggiungere un holodeck a questa lista di innovazioni ispirate a Trek.
Per essere chiari, non stiamo parlando di un ambiente olografico in cui gli esseri umani possono interagire con personaggi virtuali, siamo ancora lontani da questo scenario. Tuttavia, il sistema Holodeck, sviluppato dal team di Penn Engineering e dai loro collaboratori, è in grado di creare praticamente qualsiasi ambiente tridimensionale che si possa immaginare. Basta chiedere. “Possiamo utilizzare il linguaggio per controllarlo”, ha spiegato il co-creatore Yue Yang. “Puoi descrivere facilmente qualsiasi ambiente desiderato e addestrare gli agenti AI incorporati”. Il sistema Holodeck, come visto nelle serie di Star Trek come The Next Generation e Voyager, è un ambiente virtuale altamente personalizzabile, capace di trasformare comandi verbali basilari in mondi simulati completi. Questi ambienti, seppur su scala ridotta, hanno importanti applicazioni nell’addestramento dei robot.
La creazione di un mondo virtuale è un processo che richiede tempo e attenzione ai dettagli. “Gli artisti creano manualmente questi ambienti e potrebbero impiegare anche una settimana per costruirne uno singolo”, ha sottolineato Yang. Tuttavia, per addestrare un robot a navigare in ambienti reali, è necessario esporlo a una varietà di contesti diversi. L’IA generativa, che ha visto una rapida evoluzione negli ultimi mesi, sembrava essere la soluzione ideale. “I sistemi di IA generativa come ChatGPT sono addestrati su trilioni di parole, mentre i generatori di immagini come Midjourney e DALLE sono addestrati su miliardi di immagini”, ha spiegato Chris Callison-Burch, professore associato di Informatica e Scienze dell’Informazione presso l’Università della Pennsylvania.
In pratica, Holodeck coinvolge un grande modello di linguaggio (LLM) – lo stesso sistema che alimenta i chatbot come ChatGPT – in una conversazione che consente di definire i parametri dell’ambiente desiderato dall’utente. Il sistema accede a una vasta libreria digitale di milioni di oggetti predefiniti chiamata Objaverse, dalla quale può selezionare arredi appropriati. Un modulo di progettazione del layout garantisce che gli oggetti siano posizionati logicamente nello spazio tridimensionale.
Questo significa che se chiedi un appartamento di una persona che possiede un gatto, Holodeck si assicurerà che la stanza finita contenga tutti gli arredi attesi, inclusa ad esempio un albero per gatti. Il team ha confrontato Holodeck con uno strumento precedente chiamato ProcTHOR, generando 120 scene e chiedendo agli studenti di esprimere le loro preferenze in un test cieco. Holodeck ha superato il suo concorrente in ogni aspetto, dimostrando una maggiore efficacia. Il sistema si è dimostrato in grado di gestire con successo anche richieste di creare spazi più insoliti, come laboratori scientifici o cantine di vino.
Secondo il co-creatore assistente professore Mark Yatskar, “Il vero test per Holodeck è utilizzarlo per aiutare i robot a interagire in modo più sicuro con l’ambiente circostante, preparandoli ad affrontare luoghi sconosciuti. L’addestramento virtuale, sebbene spesso limitato a spazi residenziali, potrebbe aprire nuove prospettive per i robot che devono navigare in ambienti diversi e complessi. L’utilizzo di Holodeck per generare ambienti ha dimostrato un impatto positivo evidente: ad esempio, un robot addestrato su 100 stanze musicali virtuali create da Holodeck è stato in grado di individuare un pianoforte il 30% delle volte, rispetto al solo 6% dopo l’addestramento con ProcTHOR.
Anche se non potrai utilizzarlo per vivere avventure come un holonovello di Dixon Hill, questo Holodeck potrebbe presto rivoluzionare il settore della robotica. Lo studio sarà presentato alla Conferenza IEEE/CVF Computer Vision and Pattern Recognition del 2024. Un articolo preprint, non ancora sottoposto a revisione tra pari, è disponibile su arXiv.
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