Googleは家庭向けのロボット「Everyday Robots」を開発しており、家庭やオフィスで人間に代わりタスクを実行する。Googleは高度な言語モデルをロボットに組み込み、人間の指示を正確に理解する機能を実現した。ロボットが実社会で人間と共棲する中で、言葉による指示を把握し、それをアクションに移す機能が必須となる。人間は複雑な内容を曖昧な表現で伝えることが多く、ロボットと人間との円滑なコミュニケーションが課題となっている。

Everyday Robotsとは

Everyday Robotsは家庭やオフィスで日々のタスクを実行するロボットとして開発されている。ロボットは自分で学習する機能を備え、新しいスキルを学び、日常生活で必要とする作業をすべて実行することがゴールとなる。実際、ロボットは煩雑な環境の中を自律的に動き、テーブルの掃除(上の写真)などを実行する。家庭では、家事をこなし、高齢者の介護を手掛けることが計画されている。

ロボットに搭載されるAI

Everyday Robotsは高度なAIが求められ、研究所「Google Research」と密接に開発を進めている。ロボットは、オブジェクトを掴みドアを開けるなど、基礎スキルを習得する必要があるが、この学習プロセスで、様々な種類のAIが使われている。ロボットはごみを掴み、それを分別する作業を繰り返し、正しい分別の仕方を学ぶが(下の写真)、ここでは強化学習(Reinforcement Learning)というAIが使われる。

また、人間が手本を示し、そのスキルをロボットが学習するが、このAIは模倣学習(Imitation Learning)と呼ばれる。更に、ロボットは現実社会を３D仮想空間に再現したデジタルツインでスキルを学ぶが、これはシミュレーション(Learning from Simulations)による学習手法となる(下の写真、オフィスのデジタルツインでごみの分別などを学習)。

高度な言語機能を統合

これら基礎スキルに加え、ロボットが人間の指示を理解するために、言葉の意味を把握するAI「PaLM-SayCan」が組み込まれた。これによりロボットは、言葉を理解し、指示された内容を物理的なタスクに置き換えることができる。このPaLM-SayCanは、言葉による抽象的な概念を、基礎スキルに置き換え、これに従ってロボットはタスクを実行する。多くのケースで、人間の命令は複数のタスクを含んでおり(下の写真上段)、PaLM-SayCanはこれを解釈してロボットに示す(下段)。

テーブルで飲み物をこぼすと

例えば、ロボットに「ソーダをこぼしてしまった。何か拭く物を持ってきて。」と指示すると(上の写真上段)、AIは「利用者はソーダをふき取るものを持ってきてほしいと要求。掃除用のスポンジを持って行くと」解釈する(下段)。これはAIにとって難解の指示で、PaLM-SayCanは命令をステップに分けて考察し、最適なアクションを見つける。

ロボットのアクション

ロボットはこの解釈に従って、キッチンのテーブルの上に置かれているスポンジを取り上げ(上の写真)、それを利用者のテーブルに届ける(下の写真)。これは単純な命令「スポンジを持ってきて」ではなく、ロボットは命令の意味を解釈する必要がある。ロボットは「拭き取るもの」の意味を理解し、スポンジを取り上げた。ペーパータオルで代行できるが、それはキッチンになく、スポンジを選択した。

AIの思考過程

つまり、対象のオブジェクトが実社会で手に入るかどうかを判断するステップが必要になる。PaLM-SayCanは、言葉の意味「Language」を理解することと、モノが手に入るかどうかの指標「Affordance」を評価し、その総合値でアクションを決定する。このケースでは「スポンジを探し」、キッチンで「スポンジを見つける確率が高い」ことから、このアクションを選択した(下のグラフ、最上段)。

現実社会へマッピング

多くの言語モデルが開発されているが、それらはインターネットで稼働し、人間との会話などで使われる。一方、PaLM-SayCanは、ロボットが現実社会で人間の指示を理解するために利用される。言語モデルであるが、人間の指示を理解するだけでは不十分で、理解した内容を現実社会で実行できるかを検証するステップが必要となる。上述のケースでは、スポンジを見つけることができるかが問われ、高度な判断が求められる。PaLM-SayCanは現実社会と関連を持ち、ロボットの言語機能として注目されている。

Googleの親会社であるAlphabetは産業用ロボットを開発するため独立会社「Intrinsic」を創設した。ロボットはムーンショット工場「Alphabet X」で開発されてきたが、ここを卒業し独立企業として製品化を目指す。Intrinsicはロボットの頭脳となるソフトウェアを開発する。日本企業は産業用ロボットで大きなシェアを占めているが、ここでGoogleとの競争が始まることになる。

Intrinsicの概要

Intrinsicは産業用ロボット(Industrial Robotics)のソフトウェアを開発する。ロボット本体のハードウェアではなく、その頭脳となるソフトウェアを開発する。産業用ロボットとは製造工場で組み立て作業などを行うロボットで、ソーラーパネルや自動車の製造ラインで使われる。つまり、Intrinsicは家庭向けのヒューマノイドではなく、製造ライン向けにロボットアームを稼働させるソフトウェアを開発する。

産業用ロボットを開発する理由

Intrinsicが産業用ロボットを開発する理由は製造業を中国から米国や欧州などの先進国に戻すためである。国際経済フォーラムによると、現在、全世界の製造量の70％を10の国が担っている(下のグラフィックス)。特に、中国はその28.4％を占め、世界の工場として稼働している。Intrinsicが開発するロボットを使えば、どこにでも簡単に製造ラインを構築できる。各国が自国に製造施設を持つことができ、新たなビジネスが生まれる。更に、消費地に近い場所で製造することで、製品を輸送する距離が短縮され、地球温暖化ガスの削減につながる。特に、米国は自国に製造業を呼び戻す政策を進めているが、2030年までに作業員が210万人不足すると予想され、これを産業用ロボットで補完する。

現行の産業用ロボットの限界

現在、家電製品や自動車の製造で産業用ロボットが使われているが、そのテクノロジーは旧態依然のままであり、これがロボットの普及を妨げている。産業用ロボットのソフトウェアは特定のタスクを実行するために書かれている。これはハードコーディングと呼ばれ、例えば、部品の溶接ではそれ専用にコーディングする。また、パネルを接着してケースを作るには、そのタスクに特化したコーディングをする。このため、タスクごとにソフトウェアを開発することになり、多数のエンジニアを必要とし、完成するまでに時間を要す。

Intrinsicのアプローチ

これに対し、Intrinsicは高度なAIを使いインテリジェントな産業用ロボットを開発する戦略を取る。チームは数年にわたり、産業用ロボットの視覚機能、学習能力、補正能力などを開発してきた。具体的には、オブジェクト認識技術(Perception)、深層学習(Deep Learning)、強化学習(Reinforcement Learning)など最新のAI技法を開発し、幅広いタスクを実行できる産業用ロボットを目指している。

プロトタイプの検証

Intrinsicはこれらの機能を実装したプロトタイプを制作しその機能を検証した。ロボットは深層学習とフォース制御機能を搭載することで、異なる形状のUSB端子を正しい場所に最適な力で挿入することができる(上の写真)。開発に要した時間は2時間で、短時間で複雑な操作ができるロボットの開発に成功した。また、視覚機能や計画機能を搭載することで、二台のロボットが共同で家具のパネルを組み立てることができる(下の写真)。

更に、ロボットが協調して木造家屋を組み立てることができる(下の写真)。これはチューリッヒ工科大学(ETH Zurich)のGramazio Kohler Researchで実施されたもので、四台のロボットが協調して家屋のパネルを組み立て接着剤で固定する。製造現場では多様なタスクを実行する必要があるが、プロトタイプは短時間で開発され、ロボットが汎用的な作業ができる目途がついたとしている。

ムーンショットを卒業

チームはムーンショット工場「Alphabet X」(下の写真)で5年半にわたり、プロトタイプの開発を進めてきたが、これからはIntrinsicで産業用ロボットの商用化を目指す。対象分野は家電産業や自動車製造やヘルスケアで、パートナー企業と商用モデルを開発する。

ロボット開発の歴史

Googleのロボット開発は2013年に始まり、Boston Dynamicsなど6社を相次いで買収した。この中には日本企業Schaftも含まれていた。ロボット開発プロジェクトは「Replicant」と呼ばれ、Androidの生みの親Andy Rubinの下で進められた。しかし、プロジェクトで目立った成果は無く、GoogleはReplicantを中止した。

ロボット開発を再開

その後、Googleはソフトウェアに重点を移し、ロボット開発を再開した。コア技術であるAIを駆使しインテリジェントなロボット開発を進めてきた。その最初の成果が「Everyday Robots」で、家庭やオフィスで日々のタスクを実行するロボットを発表した。この開発ラインから分岐し、Intrinsicは産業用ロボットを開発する。産業用ロボット市場では多くの企業から製品が投入されており、これから日本企業など先行企業との競争が始まることになる。