Fiziksel Yapay Zeka Nedir?

1. Fiziksel Yapay Zeka

Fiziksel yapay zeka; sensörler ve mekanik sistemler vasıtasıyla fiziksel dünyayla bütünleşik çalışan bir yapay zeka mimarisidir. Ne salt yazılımdan ne de sadece donanımdan ibaret olan bu hibrit yapı; çevresini algılar, elde ettiği verileri işleyerek düşünür ve buna uygun eyleme dönüşen kararlar alır [1], [2].

Aklımızda daha iyi yer etmesi için önce günümüzde sıklıkla kullandığımız geleneksel yapay zeka ve robotik sistemlerle ufak bir kıyasını yaparak başlayalım:

[3]

Önceden programlanmış katı komutlarla hareket eden geleneksel robotik sistemlerin aksine bu teknoloji; çevresel değişikliklere esnek bir biçimde yanıt verebilen ve deneyimledikçe kendi kendine öğrenebilen entegre bir sistem sunar. Çalışma prensibi insan biyolojisinden ilham alan sürekli bir döngüye dayanır: Sistem; kameralar, LiDAR ve dokunma sensörleriyle çevreyi algılar, büyük görsel-dil modelleri ve pekiştirmeli öğrenme (reinforcement learning) aracılığıyla elde ettiği veriyi yorumlayıp karar alır ve son olarak bu kararları mekanik donanımları üzerinden gerçek dünyada somut fiziksel eylemlere dönüştürür [3].

Fiziksel yapay zeka sistemi tipik olarak üç ana yeteneğe sahiptir:

•      Kameralar, mikrofonlar, LiDAR veya diğer sensörler aracılığıyla çevreyi algılama

•      Olan biteni yorumlayan fiziksel yapay zeka modelleri kullanarak bilgileri işleme.

•      Robotlar, makineler veya otomatik sistemler aracılığıyla alınan kararlara göre hareket etmek [3].

Endüstriyel ve toplumsal ölçekte dönüştürücü bir etkiye sahip olan Fiziksel Yapay Zeka; akıllı şehir altyapılarında, otonom araçlarda, lojistik operasyonlarında, akıllı fabrikalarda ve sağlık sektöründe (hassas cerrahi robotları ve hasta bakım asistanları) giderek daha fazla uygulama alanı bulmaktadır. Bununla birlikte, teknolojinin tam potansiyeline ulaşarak yaygınlaşabilmesi için simülasyon ortamları ile gerçek dünya arasındaki veri uyuşmazlıklarının (domain gap) aşılması, sensör hassasiyeti ve batarya verimliliği gibi donanımsal sorunların çözülmesi gerekmektedir. Ayrıca, operasyonel güvenliğin temin edilmesi, veri gizliliğinin korunması ve iş gücü piyasasındaki sosyo-ekonomik dönüşümün yönetilebilmesi adına, kapsamlı yasal düzenlemelerin ve insan-makine iş birliği standartlarının oluşturulması kritik bir zorunluluk olarak öne çıkmaktadır [1, 3].

Fiziksel yapay zekaya daha derinlemesine bir giriş yapalım ve kullanıldığı alanları, hangi modeller aracılığı ile geliştirilip nasıl bir sistem dahilinde hizmete sunulduğunu, yani teknik yönünü, ve gerçekleştirilmesi karşısındaki zorlukları inceleyelim.

 İnsansı ve Genel Amaçlı Robotlar:

İnsansı robotlar, insan vücut yapısına merkeze alarak modellenmiş ve insanlarla beraber çalışarak verimliliği artırmak üzere tasarlanmış, genel amaçlı, iki ayaklı robotlardır. Nesne kavrayabilir, konteyner taşıyabilir, kutuları yükleyip boşaltabilir ve bunların dışında çeşitli görevleri öğrenme ve gerçekleştirme yeteneğine sahiptirler [5].

Son zamanlarda geliştirilmiş bazı insansız robotları inceleyelim.

Figure AI tarafından geliştirilen Helix 02, robotun algılama ve hareket yeteneklerini "piksellerden torka" uzanan tek bir bütünleşik mimaride birleştiren gelişmiş bir Fiziksel Yapay Zeka sistemidir. Bu teknoloji, robotu yönetmek için farklı hızlarda (frekanslarda) çalışan üç aşamalı bir hiyerarşik yapı kullanır:

1. Sistem 2 (S2)- Üst Düzey Akıl Yürütme ve Dil (Yavaş Çalışır): Sistemin beyni ve anlamsal akıl yürütme (semantic reasoning) katmanıdır. Doğrudan motorları hareket ettirmez; bunun yerine ortamı analiz eder, insanlardan gelen dil komutlarını anlar ve genel görevi planlar. Kararlaştırdığı hedefleri alt katman olan Sistem 1'e iletir.

2. Sistem 1 (S1)- Görsel-Motor Kontrol Katmanı (200 Hz Hızında Çalışır): "Tüm Sensörler İçeri, Tüm Eklemler Dışarı" mantığıyla çalışan refleksif katmandır. Baş ve avuç içindeki kameralardan gelen görüntüleri, ayrıca 3 gramlık çok hafif bir dokunuşu bile algılayabilen parmak ucu taktil sensör verilerini alır. Sistem 2'nin verdiği görevi yerine getirmek için bu ham verileri saniyede 200 kez işleyerek robotun boyun, gövde, kollar ve parmakları dahil tüm eklemlerine hareket hedefleri olarak gönderir.

3. Sistem 0 (S0)- Öğrenilmiş Tüm Vücut Kontrolü (1 kHz Hızında Çalışır): Geleneksel robotlarda denge kurmak için elle yazılan 109.504 satırlık C++ kodunun yerini alan temel sinir ağıdır. 1.000 saatten fazla insan hareket verisiyle (simülasyondan gerçeğe aktarım yöntemiyle) eğitilmiş olan bu 10 milyon parametreli model, saniyede 1.000 kez (1 kHz) çalışarak robotun yürüme, eğilme ve denge kurma gibi tüm vücut koordinasyonunu insan benzeri doğal bir kas hafızasıyla yönetir. 

 Akıllı Şebekeler

Akıllı şebekeler (smart grids), enerjinin yalnızca merkezi santrallerden son kullanıcıya doğru tek yönlü aktığı geleneksel dağıtım modelini, veri ve enerjinin çift yönlü hareket ettiği dinamik ve dijitalleştirilmiş altyapılara dönüştüren sistemlerdir. Bu şebekeler; yeni nesil akıllı sayaçlar, nesnelerin interneti (IoT) donanımları ve kapsamlı sensör ağları aracılığıyla elektrik şebekesini gerçek zamanlı olarak izler, otomatikleştirir ve optimize eder. Sistem, elde edilen anlık veriler sayesinde enerji dağıtımını otonom bir şekilde dengeleyerek talep zirvelerini yönetir, olası kesintileri önceden tespit edip engeller ve rüzgar veya güneş gibi üretim kapasitesi hava durumuna bağlı, öngörülemez yenilenebilir kaynakların şebekeye entegrasyonunu güvenli bir biçimde sağlar [4].

Modern yapay zeka ve otomasyon mimarileri bağlamında akıllı şebekeler, "bedenlenmiş (embodied) olmayan Fiziksel Yapay Zeka" sistemlerinin en kapsamlı endüstriyel örneklerinden birini temsil etmektedir. Söz konusu sistemler, tekerlekleri veya insansı uzuvları olan belirli bir robotik gövdeye sahip olmamalarına rağmen; dağınık sensör ağlarından akan veriyi işleyerek fiziksel dünyadaki enerji akışına, trafolara, akıllı şalterlere ve güç aktarım mekanizmalarına doğrudan müdahalelerde bulunur. Bu yapı, yapay zekanın salt dijital bir bilgi işleme aracı olmaktan çıkarak, metropol ölçeğindeki fiziksel altyapıları fizik yasaları çerçevesinde gerçek zamanlı olarak yöneten somut bir karar alıcıya dönüştüğünü göstermektedir [4].

Modern yapay zeka ve otomasyon mimarileri bağlamında akıllı şebekeler, "bedenlenmiş (embodied) olmayan Fiziksel Yapay Zeka" sistemlerinin en kapsamlı endüstriyel örneklerinden birini temsil etmektedir. Söz konusu sistemler, tekerlekleri veya insansı uzuvları olan belirli bir robotik gövdeye sahip olmamalarına rağmen; dağınık sensör ağlarından akan veriyi işleyerek fiziksel dünyadaki enerji akışına, trafolara, akıllı şalterlere ve güç aktarım mekanizmalarına doğrudan müdahalelerde bulunur. Bu yapı, yapay zekanın salt dijital bir bilgi işleme aracı olmaktan çıkarak, metropol ölçeğindeki fiziksel altyapıları fizik yasaları çerçevesinde gerçek zamanlı olarak yöneten somut bir karar alıcıya dönüştüğünü göstermektedir [4].