Deși robotica este de multe ori privită ca o joacă, din joacă învățăm și creștem, spune Andrei Mario Ivan șef de lucrări și coordonatorul echipei de robotică sySTEMatic din cadrul Universității Naționale de Știință și Tehnologie Politehnica București.
Echipa de robotică sySTEMatic, care a câștigat recent mai multe premii la concursul Minoan Robotsports Competition, desfășurat la Heraklion, Grecia, a luat naștere tot cu ocazia unei competiții organizată în cadrul universității. Rezultatele obținute atunci i-au încurajat pe studenți să continue, iar astăzi au planuri mari: vor să-și extindă activitatea și să-i molipsească și pe alții de pasiunea pentru robotică.
L-am întrebat pe Andrei Mario Ivan mai multe despre evoluția și motivația echipei, dar și despre domeniul roboticii în România și viitorul lui în viețile tuturor.
Echipa de robotică sySTEMatic: naștere și evoluție
Echipa sySTEMatic a luat naștere în urma pasiunii studenților de la specializarea de Robotică a Facultății de Inginerie Industrială și Robotică din cadrul Universității Naționale de Știință și Tehnologie Politehnica București – specializare coordonată de către departamentul Roboți și Sisteme de Producție. Împreună cu acești studenți din anii I și II ai specializării de Robotică, am participat toamna trecută la concursul Robochallenge, organizat în cadrul universității. Această competiție a scos la iveală ceea ce am observat de la bun început, încă din primele ore pe care le-am avut cu acești studenți extraordinari: competență, seriozitate, dorința de a fi mai buni, și multă dăruire. Robochallenge a fost scânteia care a dat viață echipei noastre, fiindcă rezultatele bune de acolo au alimentat dorința de a continua și de a ajunge mai sus.
Fiind primul nostru pas, ne-am propus atunci să participăm la două probe – labirint si mini-sumo. A fost un drum intens, plin de evenimente, însă tocmai acest lucru ne-a stimulat. De aceea, încă din timpul competiției, a încolțit ideea de a merge mai departe, de a participa si la alte competiții, și ne-am îndreptat atenția către Minoan Robotsports Competition din Grecia. Totuși, nu ne-am focalizat numai pe participarea la concursuri.
Eu, personal, nu am ascuns niciodată faptul că am ca obiectiv, în primul rând, ca membrii echipei, studenții noștri, să lucreze la proiecte diverse din domeniul roboticii, să cerceteze, să își manifeste curiozitatea, să se dezvolte pe plan personal și profesional. De aceea, am ncurajat orice activitate de profil au dorit membrii echipei să desfășoare și, pe cât posibil, le-am lăsat libertatea de a explora orice proiect au vrut să abordeze. Am primit în cadrul echipei pe fiecare student care a dorit sa ni se alăture. Astfel, în scurt timp, am avut alături nu doar studenți de la specializarea de Robotică, ci și de la alte specializări ale facultății IIR. Prin creșterea numărului de membri ai echipei, a crescut atât numărul proiectelor pe care le-am putut aborda, cât și diversitatea acestora. Am reușit astfel să dezvoltăm, pe lângă roboții pentru competiții, o serie de proiecte cu care ne-am prezentat la PoliFEST (festival educațional al Politehnicii București) și la Sesiunea de Comunicări Științifice Studențești. În paralel, roboții dezvoltați pentru competiția MRC din Grecia au obținut rezultate notabile, obținând două premii I și un premiu III. Natural, parcurgând acest drum, coeziunea echipei a crescut, conștiința apartenenței noastre la familia sySTEMatic s-a cistalizat, și a apărut dorința de a trece la un alt nivel de dezvoltare. De aceea, am început să privim tot mai mult în viitor. Astfel, pe lângă participarea la competiții și realizarea unor proiecte cât mai interesante în domeniu roboticii, am stabilit și obiective de răspândire a educației STEM, mai ales în rândul elevilor.
Parcusul profesional și motivația personală
Alegerea carierei universitare a fost legată, așa cum se întâmplă de obicei, de un cumul de factori. În primul rând, cariera didactică a fost o activitate profesională care m-a atras, în linii generale, încă din anii de liceu. Nu aș putea spune că asta am visat să fac dintotdeauna, însă mă surprindeam în unele momente imaginându-mi “ce ar fi dacă...”. Pe parcursul facultății am descoperit un interes din ce în ce mai mare pentru cercetare, și mi-am dorit să fac acest lucru după finalizarea studiilor. Restul a fost o chestiune de a fi la locul potrivit la momentul potrivit. Am reusit să obțin o bursă doctorală și am beneficiat de încrederea colegilor din departament pentru a începe activitatea didactică. De altfel, mediul de lucru este foarte important, și în cadrul departamentului Roboți si Sisteme de Producție am găsit condiții foarte bune pentru parcursul profesional.
În ceea ce privește lucrul cu studenții, cuvântul care ar descrie cel mai bine ceea ce mă motivează este progresul. Sunt interesat să progresăm împreună, fiindcă am ca obiectiv să cresc și eu alături de ei, să devin mai bun, astfel încât la generația următoare de studenți să putem merge un pas mai departe, o treaptă mai sus. Energia mea provine din rezultatele studenților. Reușitele lor mă entuziasmează, fiindcă pe acestea putem construi alte rezultate, și așa putem crește. Să nu uităm că noi, în mediul universitar, existăm pentru studenți, pentru a iniția și îndruma evoluția lor profesională și umană.
Rezultatele remarcabile ale echipei
Aici sunt câțiva factori de luat în seamă. Din poziția de coordonator, cred că este important să observi ce le place studenților să facă și să le creezi condițiile pentru a face acele lucruri, însă urmărind în același timp obiectivele pe care le ai referitor la evoluția lor și a echipei. Aceste doua elemente trebuie sincronizate, trebuie să te asiguri că ele conduc către același drum.
Cele mai importante elemente în cadrul unui colectiv aflat la început de drum sunt spiritul de echipă și motivația dată de rezultate. Spiritul de echipă este direct legat de atmosfera de lucru, care este esențială, fiindcă un mediu de lucru neplăcut duce rapid la pierderea interesului pentru activitatea desfășurată. Apoi, în cadrul oricăror proiecte apar provocări, dificultăți, momente de cumpănă. Depășirea acestora depinde de disponibilitatea membrilor echipei de a se ajuta reciproc și de a se completa unul pe celălalt. Pe de altă parte, studenții trebuie să simtă, să vadă că din eforturile lor iese ceva, că au realizări. În primă fază nu sunt esențiale premiile în sine (deși trebuie să apară și acelea la un moment dat), însă membrii echipei trebuie să aibă acel sentiment că „merge”, ca „le iese”, ca progresează. Acestea cred eu că sunt cele două elemente esențiale care „pornesc motoarele” unei echipe. Bineînțeles, pe măsură ce lucrurile evoluează și echipa se dezvoltă, sunt necesare rezultate palpabile, realizări premiate, recunoaștere , vizibilitate.
Din fericire, până în acest moment, noi am beneficiat de aceste argumente, și asta se datorează în primul rând studenților care formează echipa. S-au ajutat între ei, s-au susținut, s-au criticat atunci când a fost cazul, au învățat unii de la alții. A contat foarte mult și atmosfera plăcută, destinsă, amicală în care ne-am desfășurat activitatea – sau cel puțin eu așa am perceput-o. Am lucrat după principiul conform căruia fiecare este angrenat în proiecte care îi plac și pe care își dorește să le facă. Astfel, studenții nu s-au simțit legați de constrângeri excesive, au lucrat cu plăcere, și acest lucru s-a văzut în rezultate.
Un alt aspect important este legat de mijloacele materiale. Într-un asemenea context de lucru, în care discutăm de proiecte realizate de studenți, este evident că este necesară o formă de susținere materială. Această susținere echipa noastră a primit-o din plin din partea Politehnicii București, a facultății IIR si a departamentului Roboți și Sisteme de Producție.
Diferențierea în robotică
În mod cert am ieșit în evidență prin imaginație și prin plăcerea cu care am lucrat la acese proiecte. Și prin legătura de prietenie care ne leagă în cadrul echipei.
Ca să răspund cu sinceritate, găsesc anumite dificultăți în a identifica elementele concrete care ne-au ridicat deasupra altor proiecte. Este posibil ca acest lucru în sine să fie un argument – să lucrezi pentru a realiza cel mai bun proiect de care ești capabil, fără să te gândești cum să faci să fii deasupra celorlalți. Să fii în competiție cu tine însuți, și să lași rezultatele să vină ca o consecință naturală.
Punctual însă, cred că trebuie să ai capacitatea de a găsi soluții în condițiile pe care le ai la dispoziție. Adică să știi să lucrezi cu resursele pe care le ai și să nu te pierzi visând la ce ai putea realiza dacă ai avea una sau alta. Și noi tocmai acest lucru cred că am făcut, fiindcă evident că resursele nu au fost infinite. Apoi a fost tenacitatea noastră care ne-a propulsat către rezultate. Robotica este un domeniu complex, cu multe variabile. Din acest motiv sunt multe aspecte care pot merge prost, trebuie să te aștepti permanent la sisteme, componente, algoritmi care nu funcționează. Niciodată realitatea în robotică nu corespunde 100% planului inițial. Și atunci trebuie să ai capacitatea și resursele de a depăși aceste obstacole.
Aici mai trebuie să menționez o data spiritul nostru de echipă. Am vazut la competiția din Grecia cum echipa a avut o capacitate extraordinară de adaptare și cum a reacționat impecabil la multe situații tocmai din acest motiv. Studenții s-au sprijinit în permanență, au colaborat, s-au implicat atunci când a fost nevoie de ei, chiar dacă în situația respectivă contribuția lor nu fusese planificată.
Proiecte și aplicații practice
Este o întrebare complicată pentru că, așa cum am menționat anterior, echipa noastră a evoluat rapid în cele câteva luni de când am început activitatea. De aceea, numărul de proiecte la care am lucrat în această perioadă este destul de mare.
Dintre realizările noastre, însă, aș dori să scot în evidență în primul rând cele doua proiecte cu care am fost în Grecia, la MRC. Unul dintre ele este un modul portabil, de mici dimensiuni, destinat monitorizării calității aerului. Modulul include senzori pentru detectarea nivelului de umiditate, de temperatură și senzori de gaze. Utilitatea unui astfel de modul este multiplă, acesta fiind capabil să măsoare nivelurile și indicii de poluare precum și să ofere datele necesare pentru a evalua eficiența măsurilor de reducere a acesteia.
Un alt proiect prezentat la MRC este o mână bionică similară din punct de vedere al dimensiunilor și al mobilității cu o mână umană. Mâna noastră are cinci degete funcționale și încheietură, toate putând fi acționate individual. Utilizările pentru o astfel de mână robotică sunt nelimitate, de la manipulare de obiecte la studii de ergonomie, divertisment sau scopuri educaționale. De asemenea, o buna parte din proiectele pe care le realizăm este orientată către domeniul brațelor robotice. Studiem și încercăm soluții pentru diverse structuri de brațe mecanice, pentru care realizăm și partea de comandă și programare. Aceste brațe robotice se adresează în primul rând aplicațiilor industriale.
O altă categorie majoră de proiecte explorează zona roboților mobili, cu roți sau cu șenile, capabili să parcurgă spații cu obstacole și să deplaseze în diverse zone senzori, brațe mecanice sau alte sisteme automatizate.
Planuri
Avem planuri mari, pentru că entuziasmul nostru este în creștere. În primul rând, asa cum am specificat mai sus, am dori să ne extindem zona de activitate. Vrem să le arătăm și altora cât de interesantă este robotica și să răspândim pasiunea pentru acest domeniu. De aceea studiem posibilitatea de a realiza materiale de inițiere și chiar de a organiza cursuri legate de robotică. Dorim să adresăm aceste materiale tinerilor interesați de robotică, însă am vrea să venim și în sprijinul școlilor care au ca obiectiv integrarea acestui domeniu in curriculum. Ne dorim să contribuim la creșterea competențelor tehnice în rândul copiilor și elevilor. Acest aspet ne intereseaza în mod direct, pentru că în acest mod pregătim și viitorul echipei.
Pe de altă parte avem ca obiectiv continuarea dezvoltării proiectelor noastre cu potențial ridicat. Ne interesează proiectele care pot fi dezvoltate pentru a aduce contribuții importante în cercetare sau pentru a le transforma în soluții tehnice validate în industrie sau alte domenii de activitate. Avem în vedere, acolo unde va fi cazul, inclusv obținerea brevetelor de invenție corespunzătoare.
Cât despre viitorul nostru în cadrul competițiilor, am făcut deja o tradiție de a începe planurile pentru următoarea provocare chiar din timpul concursului la care participăm în momentul respectiv. Ne facem deja planuri pentru participarea la concursul Robotchallenge din China și, bineînțeles, la Robochallenge la toamnă, în cadrul Politehnicii București.
Beneficii pentru studenți
Victoriile de moment sunt surse de emoție intensă și foarte multă satisfacție, însă eu le privesc ca pe consecințe naturale ale activității noastre, nu ca pe un scop în sine (deși, de fapt, mi le doresc și eu la fel de mult ca studenții cu care lucrez). Însă, în acest caz, cel mai important este drumul parcurs, nu destinația. Asta deoarece trebuie să privim dincolo de aceste povești frumoase și să ne aducem aminte că facem toate acestea, competiții, proiecte, pentru a crește nivelul de competență al studenților și pentru a obține un număr cât mai mare de specialiști bine pregătiți în robotică. Și aceste este și interesul major al studenților, de altfel. Unii dintre colegii mei etichetează o parte dintre proiectele noastre ca fiind o joacă, dar sa nu uităm că inclusiv noi, ca oameni, creștem și ne formăm jucându-ne. Înțeleg și aceste puncte de vedere, dar eu privesc altfel lucrurile. Pentru mine procesul de realizare al unui asemenea proiect, la nivel demonstrativ, educațional sau pentru competiție, este mai important decât rezultatul în sine. Din reușitele si eșecurile prin care trecem până să ajungem la o soluție funcțională învățăm foarte multe principii, elemente de buna practică, noțiuni care se acumulează, și care, fără să ne dăm seama, creează o bază foarte solidă care se vede atunci când studenții ajung să studieze și sa lucreze cu sisteme la nivel industrial. La toate acestea se adaugă și obișnuința care se formează de a lucra la proiecte, de a aborda diversele etape ale acestora, de a gestiona resurse și de a susține proiectele în fața unei audiențe.
Robotica în România
Ca orice domeniu profesional de activitate, și peisajul acesta al roboticii trebuie analizat în corelație cu mediul educațional. Ca privire generală, din păcate și robotica, la noi, mi se pare că se încadrează într-un cerc vicios. Obișnuiți fiind cu resurse relativ puține, ne vine greu să ne aventurăm în zone cu nivel mare de investiție. Consecința este că în România zonele de activitate industrială cu valoare adăugată mare sunt deficitare. Cu alte cuvinte, ne mulțumim cu puțin, și acest lucru este valabil și în domeniul roboticii. Există activitate în domeniul roboticii la noi în țară, și avem reprezentanțe pentru toți producătorii majori de roboți industriali. Însă nivelul de integrare a roboților este încă scăzut și, oglindind într-o anumită măsură piața auto, ponderea roboților second-hand – cu multe ore de funcționare la bord, chiar – este destul de mare. Mai intervine și un nivel foarte mare de inerție, atât din partea agenților economici cât și la nivel academic, fapt care este un dezavantaj major într-un domeniu de avangardă. Eu personal mi-aș dori un nivel mai alert de dezvoltare pentru robotica de la noi. Există totuși un nivel ridicat de imaginație, care ne este caracteristic, și pe care îl vad ca pe un avantaj în acest domeniu. Există interes în rândul studenților, și am încredere că acest interes va împinge lucrurile în direcția cea bună.
Pe de altă parte, competițiile de robotică apărute în ultimii zece ani și la noi au o contribuție extraordinară care se va vedea peste ani. Aceste competiții modelează anumite moduri de gândire, anumite structuri, oferă un teren foarte fertil de care noi, în mediul academic și cel industrial, putem profita pentru a forma specialiști foarte buni. Rămâne numai să știm să profităm de aceste oportunități.
Impactul inteligenței artificiale
Evident, ne încadrăm și noi în tendința generală, și inteligența artificială devine din ce în ce mai prezentă. Pe de o parte, avem deja anumite proiecte prin care dorim să abordăm acest domeniu. Așadar, suntem interesați să studiem în acesastă direcție. Pe de altă parte, acest aspect pătrunde mult mai rapid în viața studenților. La momentul de față, inteligența artificială este un instrument. Ca orice instrument nou, generează curiozitate, și datorită inventivității – pe care nu am subestimat-o niciodată – studeții i-au găsit rapid diverse utilizări. IA-ul poate fi foarte util ca ajutor în căutarea de informații, în primul rând, și a ajuns să fie utilizat de către studenți aproape zilnic în acest scop. Am vazut această tehnologie utilizată pentru elaborarea de referate, pentru a obține răspunsuri la întrebări si pentru a dezvolta secvențe de cod. Dezavantajul este că, de multe ori, aceste informații ajung direct pe hârtie, în cadrul temelor și proiectelor, fără a mai trece prin mintea studenților. Astfel, aceste informații nu mai contribuie la creșterea nivelului de cunoștințe, de competențe. Studenții alocă în acest moment destul de mult timp interogării acestei noi tehnologii, iar acest timp este alocat, de multe ori, in detrimentul celui destinat pregătirii, dezvoltării profesionale – ba chiar confundat cu acesta. Totuși, este nerealist să îți propui oprirea utilizării unei noi tehnologii, mai ales una care este atât de ușor accesibilă și care oferă atât de multe posibilități. Din punctul mei de vedere, este datoria noastră, a cadrelor didactice, să creăm contextul astfel încât informațiile obținute cu ajutorul inteligenței artificiale să fie însușite de studenți, nu doar transferate de pe un suport pe altul.
O viziune pentru viitor
Îmi este greu să am o imagine despre ceea ce ne rezervă viitorul. Robotica este un domeniu complex, interdisciplinar, cu elemente de mecanică, electronică, ingineria sistemelor, tehnologia informației… Aceasta înseamnă, pe de o parte, că sunt multe variabile care fac greu de anticipat direcția de evoluție, și pe de altă parte că robotica are potențialul de a fi prezentă în aproape toate aspectele vieții noastre. Un lucru de care sunt convins, însă, este acela că începem din ce în ce mai mult să fim depășiți de propria tehnologie. În goana noastră după confort cred că ne vom înconjura din ce în ce mai mult de sisteme automatizate, atât la nivel hardware cât și software. Vor fi tot mai multe tehnologii care vor face treaba în locul nostru. Există tendința ca inclusiv programarea, controlul acestor sisteme, și dezvoltarea de noi tehnologii în sine să fie automatizate, realizate cu ajutorul inteligenței artificiale. Aceasta, pe de o parte, ne va simplifica și mai mult anumite aspecte ale vieții. Totuși, așa cum se întâmplă și în momentul de față, aceste tehnologii nu vor fi vizibile în mod direct, în sensul că nu cred că în viitorul apropiat, într-un orizont de timp de 20 de ani, roboții se vor plimba printre noi ca în filmele SF. De asemenea, ca să răspund unei anumite percepții, nu cred că vom vedea curând la scară largă roboți umanoizi. Așadar, ca o concluzie, cred că roboții și sistemele automatizate, în general, vor fi din ce în ce mai prezente în jurul nostru și vor prelua tot mai multe dintre detaliile vieții noastre personale și profesionale, însă va fi o prezență mai degrabă discretă, în fundal.
Problema cu această direcție de evoluție nu cred că este legată nici de un viitor conflict cu sistemele conduse de inteligența artificială, nici de locurile de muncă. Problema principală cred că este, așa cum am spus mai sus, faptul că nu ținem pasul cu propriul ritm de avans tehnologic din punct de vedere intelectual, uman și social. Cred că vom ajunge să întelegem din ce în ce mai puțin tehnologia pe care o dezvoltăm și, în timp, o vom scăpa de sub control, în sensul că, deși vom fi dependenți de ea, nu vom mai ști cum funcționează de fapt.
Mituri și preconcepții
Un mit în concepția populară despre robotică este cel legat de roboții umanoizi și provine, evident, din filmele si literatura SF (care de altfel mă pasionează și pe mine). Multă lume asociază imediat robotica unui sistem mecanic biped, cu două mâini și un cap, care seamănă cu un om și beneficiază de un control bazat pe inteligență artificială avansată. În robotica reală domeniul roboților umanoizi este minuscul. Cauza acestui fapt nu este neapărat nivelul tehnologic. Pentru a putea fi dezvoltat și integrat la scară largă, orice sistem are nevoie de două elemente: un nivel de dezvoltare tehnologică corespunzător și o justificare economică. În momentul de față, pentru aproape toate domeniile în care pot fi integrați roboți, există alte structuri mecanice mult mai eficiente decât forma umană. Dacă privim la peisajul actual al roboticii, zona roboților industriali are ponderea cea mai mare, iar acești roboți sunt optimizați pentru diverse sarcini. Este adevărat că roboții au apărut și s-au dezvoltat pentru a înlocui munca umană. Dar omul a evoluat pentru a îndeplini o gamă cât mai largă de activități, astfel încât să aibă flexibilitatea necesară pentru a se adapta și pentru a supraviețui. Roboții sunt specializați pentru anumite sarcini, care pot fi mai mult sau mai puțin variate, însă spectrul acestor sarcini detemină și forma lor, structura lor mecanică.
Un alt mit pe care aș vrea să îl combat este legat, așa cum am mai spus, de anumite percepții care privesc activitatea noastră, mai ales cea legată de competiții, ca pe o joacă, fără aplicabilitate tehnică sau economică. Construirea unui robot pentru competiții este, intr-adevăr, distractivă. Dar aceste proiecte sunt ca un teren deschis, care dau frâu liber imaginației și lasă creativitatea să se manifeste. Astfel, pe de o parte, așa cum am explicat anterior, studenții învață enorm din aceste proiecte, și pe baza competențelor care se cristalizează acum își vor dezvolta capabilitățile profesionale. Pe de altă parte, tocmai aceste activități favorizează nașterea ideilor inovatoare, pentru că ele nu sunt supuse presiunii inerente unui mediu de lucru profesional, cu termene limita foarte stricte, condiții tehnice restrictive și standarde de lucru.
