教机器人做披萨可以让他们更聪明

教机器人制作美味的披萨可能是解决更复杂的自动化问题的关键。

研究人员创建了一个机器人操纵系统，该系统使用两阶段学习过程使机器人能够执行复杂的面团操作任务。该方法在一篇新论文中进行了详细介绍，它允许机器人做一些事情，比如切割和摊开面团或从砧板周围收集面团。

“这听起来可能很有趣，但比萨制作对机器人来说是一项非凡的测试，”人工智能研究员Adrian Zidaritz在电子邮件采访中告诉 Lifewire，他没有参与这项研究。“机器人通过摄像头观察物体，因此它必须处理该物体的二维图像，同时试图将这些图像拼凑成一个 3 维物体。现在再加上一个事实，即披萨面团不断被变形，测试变得更加非凡。”

对于机器人来说，处理像面团这样的可变形物体是很困难的，因为面团的形状可以以多种方式变化，而这些变化很难用方程式来表示。从面团中创建一个新的形状需要多个步骤和使用不同的工具。对于机器人来说，学习具有长序列步骤的操作任务是具有挑战性的——其中有很多可能的选择——因为学习通常是通过反复试验发生的。

现在，麻省理工学院、卡内基梅隆大学和加州大学圣地亚哥分校的科学家们表示，他们已经开发出一种改进的方法来教机器人制作披萨。他们为使用两阶段学习过程的机器人操作系统创建了一个框架，这可以使机器人能够长时间执行复杂的面团操作任务。

新方法涉及一种“教师”算法，可以解决机器人完成任务必须采取的每一步。然后，它训练一个“学生”机器学习模型，该模型学习关于何时以及如何在课程中执行所需的每项技能的抽象概念，例如使用擀面杖。有了这些知识，系统就会解释如何管理技能来完成整个任务。

“这种方法更接近于我们人类计划行动的方式，”麻省理工学院研究生、该论文的作者之一李云珠在关于该项目的新闻稿中说。“当一个人执行一项长期任务时，我们不会写下所有细节。我们有一个更高级别的计划者，它大致告诉我们阶段是什么以及我们需要在此过程中实现的一些中间目标，并且然后我们执行它们。”

Zidaritz 说，制作披萨面团需要大量数学。可以使用代数或参数表面来描述面团。

“然后是选择表示变形的形式的问题，通常是一组微分方程，”他补充说。“这里的事情可能会变得很困难，因为这些微分方程具有很高的计算复杂性。披萨的面团不能在空气中冷冻，而机器人会在下一步计算出它可能变形的形状。”

建立机器人快餐店的 Hyper Food Robotics 的联合创始人Yariv Reches在接受电子邮件采访时表示，操作披萨面团是一项艰巨的挑战。使用像面团这样的可变形物体比处理刚性物体更复杂。

“静态物体在一系列动作结束时被检查，而在可变形物体中，主题总是在改变形状和一致性——那么学习就是注释过程机制需要即时适应，”他补充道。

但是，Reches 说，机器人技术的最新进展可能会给披萨爱好者带来很多好处。食品处理、组装、烹饪、准备和包装在由机器人处理时经常会改变形状。

“将人工智能整合到食物准备中意味着所有经历状态变化并需要通过机器人分配器流动的食物成分，都可以通过技术进行管理，”Reches 补充道。“例如，可以处理需要应用、涂抹甚至即时修正的披萨配料——甚至可以处理汉堡肉饼和小圆面包的应用和组装。”

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