الروبوت شيكي

شيكي: الروبوت هو أول روبوت متنقّل عامّ الغرض قادر على الاستدلال المنطقي حول أفعاله الخاصة. فعلى خلاف الروبوتات الأخرى التي كانت تحتاج إلى تعليمات تفصيلية لكل خطوة من خطوات تنفيذ المهام المعقّدة، كان شيكي قادرًا على تحليل الأوامر وتقسيمها ذاتيًا إلى وحدات أساسية قابلة للتنفيذ.

وبحكم طبيعة المشروع، جمع تطوير شيكي بين أبحاث الروبوتات، والرؤية الحاسوبية، ومعالجة اللغة الطبيعية. وقد أتاح هذا التكامل ربط أساليب الاستدلال المنطقي بالقدرة على تنفيذ الأفعال الفيزيائية ضمن نظام واحد، وهو ما جعله يُعدّ على نطاق واسع من أوائل المشاريع التي جمعت بين التخطيط الرمزي والعمل الحركي في روبوت متنقّل فعلي.

طُوّر شيكي في مركز الذكاء الاصطناعي التابع لمعهد ستانفورد للأبحاث خلال أواخر ستينيات القرن العشرين.

ومن أبرز المخرجات البحثية المرتبطة بمشروع شيكي الإسهام في تطوير عدد من الخوارزميات والمنهجيات الأساسية في علم الحاسوب والذكاء الاصطناعي، من بينها خوارزمية البحث بأولوية الأفضل المستخدمة في تخطيط المسارات، وتحويل هوف في تحليل الصور والرؤية الحاسوبية، إضافة إلى منهج الرسم البياني المرئي (Visibility Graph) لتحديد أقصر المسارات بين العوائق الهندسية. وقد طُوّرت هذه التقنيات في سياق الأبحاث النظرية والتطبيقية المصاحبة للمشروع، وأصبحت لاحقًا من الأدوات القياسية في مجالات التخطيط، والرؤية الحاسوبية، والروبوتات.

 التاريخ 
طُوّر شيكي بين عامي 1966 و1972، تحت قيادة فريق بحثي أشرف عليه كل من تشارلز روزن، ونيلس نيلسون، وبيتر إي. هارت، بوصفهم المسؤولين عن التوجيه العلمي وإدارة المشروع البحثية. وشارك في أعمال التطوير عدد من الباحثين، من بينهم ألفريد براين، وسفين فالستروم، وبيرترام رافائيل، الذين أسهموا في الجوانب النظرية والتطبيقية للمشروع،

كما ضمّ الفريق البحثي عددًا من الباحثين المتخصصين، كان لكلٍ منهم دور محدد في تطوير مكوّنات المشروع المختلفة؛ إذ أسهم ريتشارد دودا في مجالات الرؤية الحاسوبية وتمثيل المشاهد، وشارك ريتشارد فايكس في تطوير النماذج المنطقية وأنظمة التخطيط الرمزي، بينما عمل توماس غارفي على الجوانب التشغيلية والتكاملية للنظام. وأسهمت هيلين تشان وولف في تطوير الخوارزميات الخاصة باستخراج السمات المكانية من الصور، في حين شارك مايكل ويلبر في الأعمال الهندسية والداعمة لتكامل العتاد والبرمجيات ضمن النظام الروبوتي.

وقد موِّل المشروع من قبل وكالة مشاريع البحوث المتقدمة الدفاعية (داربا) في إطار برامجها البحثية طويلة الأمد، وذلك استنادًا إلى مقترح قدّمه معهد ستانفورد للأبحاث في أبريل 1964. وجاء هذا التمويل ضمن أبحاث «الآلات الذكية»، التي هدفت إلى استكشاف إمكانات الأنظمة القادرة على التخطيط الذاتي، والاستدلال المنطقي، والعمل في بيئات مادية غير مُهيكلة، مع اهتمام خاص بتطبيقات الاستطلاع والدعم القرارّي ذات الطابع العسكري والبحثي، دون أن يكون المشروع موجّهًا لإنتاج نظام تشغيلي ميداني مباشر.Nilsson, Nils J. "Research in Intelligent Automata (Phase 1)." (1964). ثم تطوّر لاحقًا إلى مشروع «تطبيق الآلات الذكية في الاستطلاع»."APPLICATION OF INTELLIGENT AUTOMATA TO RECONNAISSANCE." Green, M.; Wahlstrom, S.; Forsen, G. Interim rept. Mar-Nov 1966,Nilsson, N. J., Rosen, C. A., Raphael, B., Forsen, G., Chaitin, L. and Wahlstrom, S. "Application of Intelligent Automata to Reconnaissance, Technical Report". Stanford Research Institute, December 1968. Project 5953 - Final Report.

وكان التصميم الأولي لشيكي يتضمن ذراعين قابلتين للطي.

وبعد أن أُسدل الستار على خدمته البحثية، انتقل شيكي من فضاء المختبرات إلى العرض المتحفي؛ حيث يُعرض اليوم داخل صندوق زجاجي في متحف تاريخ الحاسوب بمدينة ماونتن فيو، كاليفورنيا. وقد كان للمشروع تأثيرٌ ملحوظ في تطوّر أبحاث الروبوتات اللاحقة، وأسهم في إلهام عدد من المشاريع اللاحقة، من بينها مشروع Centibots الذي أنشئ عام 2003 بعد 37 سنة من إختراع الروبوت شيكي.

 البرمجيات 
تصغير|شيكي عام 1972
كُتبت برمجيات شيكي بلغة ليسب. وقد أتاح هذا المعمار البرمجي لشيكي أن يعمل كوكيل منطقي موجَّه بالأهداف، قادر على تحليل الحالات وتوليد سلاسل من الأفعال لتحقيق غايات محددة. وفي هذا السياق، صُمّم الروبوت للتعامل مع بيئة تشغيلية محدودة ومُعرَّفة بدقة، تمثّلت في عالم افتراضي يضم غرفًا متصلة بممرات، تحتوي على أبواب ومفاتيح إضاءة وعناصر قابلة للتفاعل، وهو ما شكّل إطارًا تجريبيًا لاختبار قدرات التخطيط والاستدلال في فضاء مادي مضبوط.

امتلك شيكي مجموعة محدودة ومُعرَّفة من الأفعال البدائية ضمن مخطِّطه البرمجي، شملت التنقّل بين المواقع، وتشغيل مفاتيح الإضاءة وإيقافها، وفتح الأبواب وإغلاقها، والصعود والنزول عن الأجسام الصلبة، إضافة إلى دفع الأجسام القابلة للتحريك. وكان مخطِّط مُحلِّل مشكلات معهد ستانفورد للأبحاث قادرًا على توليد خطط مركّبة من هذه الأفعال الأولية لتحقيق أهداف عليا، حتى في الحالات التي تتجاوز فيها الخطة المتولِّدة القدرات التنفيذية المباشرة للروبوت.

ولتوضيح طبيعة هذا التخطيط، استُخدمت مهام تجريبية تُعطى على هيئة أوامر مجردة، مثل طلب «دفع الكتلة عن المنصّة». في هذه الحالة، يقوم شيكي بتحليل البيئة المحيطة، وتحديد موقع المنصّة والكتلة، ثم يستدل على الوسائل المتاحة للوصول إليها، كالعثور على منحدر مناسب. ويُنشئ المخطِّط بعد ذلك تسلسلًا من الأفعال يشمل نقل المنحدر، والصعود عليه، ثم دفع الكتلة إلى خارج المنصّة، بما يبيّن قدرة النظام على تحويل أوامر رمزية عامة إلى خطط فعلية متسلسلة في فضاء مادي مضبوط.

 التمويل 
يمين|تصغير|شعار وكالة مشاريع البحوث المتقدمة الدفاعية (DARPA).
جاء تمويل مشروع «شيكي» ضمن برامج وكالة مشاريع البحوث المتقدمة التابعة لوزارة الحرب الأمريكية، في إطار الجهود البحثية التي أُطلقت خلال فترة الحرب الباردة لاستكشاف إمكانات الأنظمة الذكية في السياقات العسكرية والاستراتيجية. وقد صُمّم هذا التمويل بوصفه تمويلًا بحثيًا طويل الأمد، يهدف إلى دعم الأبحاث الأساسية في مجالات التخطيط الآلي، والاستدلال المنطقي، وقدرة الأنظمة الحاسوبية على العمل الذاتي داخل بيئات مادية غير مُهيكلة. وتشير المذكرة الفنية الصادرة عن معهد ستانفورد للأبحاث إلى أن تمويل مشروع شيكي جرى برعاية وكالة مشاريع البحوث المتقدمة التابعة لوزارة الدفاع الأمريكية، عبر تعاقبٍ من العقود البحثية طويلة الأمد، نُفِّذت من خلال عدد من الجهات الاتحادية المتخصصة. وقد شملت هذه الجهات مركز روما لأبحاث الطيران الحربي في نيويورك التابع للقوات الجوية الأمريكية، والإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء، ومكتب أبحاث الجيش الأمريكي، بما يعكس الطابع العابر للفروع العسكرية والمؤسسات العلمية الذي اتّسمت به مشاريع البحث المتقدمة خلال مرحلة الحرب الباردة. حيث ركّزت الأولويات العسكرية الأمريكية على تطوير تقنيات التحكم واتخاذ القرار في الأنظمة المعقّدة المرتبطة بالصواريخ الباليستية والفضاء والسيطرة الجوية.

ويتجلّى أحد المسارات الموثَّقة لهذا التمويل في وثيقة تعاقدية رسمية صادرة عن معهد ستانفورد للأبحاث إلى مركز روما لأبحاث الطيران الحربي، وهو مركز أبحاث تابع لسلاح الجو الأمريكي، وذلك ضمن عقد حمل الرقم (AF 30(602)-4147). وقد خُصّص هذا العقد لمشروع بحثي بعنوان تطبيق الآلات الذكية في مهام الاستطلاع، ما يعكس بوضوح توجّه التمويل نحو اختبار قدرات التخطيط والاستدلال الآلي في سياقات ذات صلة مباشرة بالاستطلاع الجوي الحربي، وهي مجالات كانت تحتل أولوية مركزية في الاستراتيجية الأمريكية خلال الحرب الباردة ضد الإتحاد السوفييتي.

تُبيّن الدراسة التاريخية المنشورة في مجلة AI Magazine أن مشروع شيكي انطلق من مقترح قُدّم في يناير 1965 لتطوير أنظمة آلية ذكية مخصّصة للمهام الإستطلاعية ودعم عمليات جمع المعلومات، في مرحلةٍ كانت فيها المؤسسات العسكرية الأمريكية تسعى إلى توسيع قدراتها في المراقبة، والتخطيط، واتخاذ القرار داخل بيئات عالية التعقيد. وقد قُدّم المشروع رسميًا بوصفه منصّة بحثية تجريبية لدمج تقنيات الذكاء الاصطناعي الأساسية في نظام واحد، غير أن هذا الطابع البحثي شكّل في جوهره مرحلة تأسيسية لاختبار مفاهيم وتقنيات استُخدمت لتمهيد أنظمة الاستطلاع، والقيادة والسيطرة، والمنصّات ذاتية العمل، ضمن منطق استراتيجي فرضته الحرب الباردة حيث كان البحث طويل الأمد أداةً مباشرة للتفوّق العسكري المستقبلي.

 العتاد 
من الناحية الفيزيائية، كان الروبوت طويل القامة نسبيًا، ومزوّدًا بهوائي اتصال لاسلكي، وأجهزة قياس مسافة بالموجات فوق الصوتية (سونار)، وكاميرا تلفزيونية، ومعالجات داخلية، ومستشعرات لاكتشاف الاصطدامات (مستشعرات الصدم). وقد أدّت قامته الطويلة واهتزازه أثناء الحركة إلى إطلاق اسمه:

 نتائج البحث 
تصغير|بيتر هارت يناقش إنجازات شيكي في محاضرة لدى غوغل عام 2015
أسهم مشروع شيكي في إرساء عدد من المنهجيات والخوارزميات التي تشكّلت استجابةً مباشرة لمتطلبات التخطيط الحركي والإدراك المكاني في روبوت متنقّل فعلي. ففي سياق معالجة مشكلات إيجاد المسار واتخاذ القرار ضمن بيئات تحتوي على عوائق، طُوّرت خوارزمية البحث بوصفها آلية فعّالة للبحث الموجَّه في فضاءات الحالات. وعلى مستوى إدراك المشاهد واستخلاص البنى الهندسية من البيانات البصرية، برز تحويل هوف كأداة لاكتشاف الأشكال والمعالم في الصور. كما أُرسيت أسس منهج رسم الرؤية لتخطيط المسارات الأقصر بين العوائق، معتمدًا على التمثيل الهندسي للبيئة. وقد أصبحت هذه الإسهامات، التي نشأت داخل الإطار البحثي لمشروع شيكي، لاحقًا مكوّنات أساسية في مجالات التخطيط الآلي والرؤية الحاسوبية والروبوتات.

 الإعلام والجوائز 
يمين|تصغير|فريق شيكي خلال حفل تكريم إنجاز IEEE في متحف تاريخ الحاسوب، فبراير 2017
في عام 1969، لم يكتفِ معهد ستانفورد للأبحاث بعرض نتائج مشروع شيكي في تقارير علمية متخصصة، بل اختار أن يقدّمه للجمهور الأوسع عبر فيلم وثائقي بعنوان SHAKEY: Experimentation in Robot Learning and Planning، وهو استمر أربعًا وعشرين دقيقة، وعكس بصورة مباشرة طبيعة التحوّل الذي مثّله المشروع: انتقال الذكاء الاصطناعي من نماذج نظرية معزولة إلى آلة تتحرّك وتخطّط وتتفاعل مع العالم. هذا العرض البصري لم يكن مجرد توثيق تقني، بل أداة تواصل ثقافي، نقلت أفكار التخطيط والتعلّم الآلي من المختبر إلى المجال العام، وهو ما يفسّر الاهتمام الإعلامي المبكر الذي حظي به الفيلم، بما في ذلك مقال صحيفة نيويورك تايمز في أبريل من العام نفسه.

وفي عام 1970، تواصل هذا الصدى في العام التالي حين وصفت مجلة لايف شيكي بأنه أول شخص إلكتروني. ورغم الطابع الدعائي لهذه العبارة، فإنها تعكس إدراكًا مبكرًا بأن المشروع تجاوز حدود الآلة الميكانيكية التقليدية، ليقدّم نموذجًا جديدًا لكيان قادر على تفسير الأوامر واتخاذ قرارات مبنية على الاستدلال المرئي.Meet Shakey, The First Electronic Person by Brad Darrach, LIFE, November 20, 1970.

وفي السياق ذاته، تناولت ناشيونال جيوغرافيك شيكي ضمن تغطيتها لمستقبل الحواسيب، واضعةً إياه في إطار أوسع من التحولات التقنية التي كانت تُعيد رسم العلاقة بين الإنسان والآلة في نهاية الستينيات وبداية السبعينيات.

لم يكن هذا الاهتمام الإعلامي منفصلًا عن الأثر العلمي للمشروع، بل كان نتيجة مباشرة له؛ فالفيلم الصادر عام 1969 أصبح مرجعًا بصريًا مؤثرًا في مجتمع الذكاء الاصطناعي، إلى حدّ أن جوائز مسابقة الفيديو للذكاء الاصطناعي التابعة لجمعية النهوض بالذكاء الاصطناعي حملت اسم Shakeys، في إشارة رمزية إلى الدور التأسيسي الذي أدّاه المشروع في تشكيل الخيال البصري والعلمي للمجال.

ومع مرور الزمن، انتقل الاعتراف بشيكي من دائرة الإعلام والجدل الثقافي إلى دائرة الذاكرة المؤسسية للتقنية. ففي عام 2004، أُدرج ضمن قاعة مشاهير الروبوتات في جامعة كارنيغي ميلون، إلى جانب روبوتات أيقونية مثل أسيمو وسي ثري بي أو، في إقرار صريح بأن شيكي لم يكن مجرد تجربة ناجحة، بل محطة مفصلية في تاريخ الروبوتات الذكية.

وتكرّس هذا الاعتراف لاحقًا حين نال تكريم إنجاز IEEE في مجالي الهندسة الكهربائية والحوسبة، بوصفه أحد أوائل النماذج التي وحّدت بين التخطيط الرمزي والتنفيذ الفيزيائي في نظام واحد.

واللافت أن حضور شيكي في المجال العام سبق حتى ذروة شهرته العلمية، إذ ظهر عام 1967 في فيلم وثائقي أعدّته هيئة الإذاعة البريطانية بعنوان نحو الغد: الروبوت Towards Tomorrow: Robot. هذا الظهور المبكر يبيّن أن شيكي لم يكن مشروعًا علميًا مغلقًا.

 المراجع 

 قراءة إضافية 








 روابط خارجية 

 صفحة SRI عن شيكي 
 فيلم تعليمي من SRI يوضح عمل شيكي
 مقال مجلة LIFE (20 نوفمبر 1970)
 محاضرة بيتر هارت عن تاريخ المشروع وإرثه في متحف تاريخ الحاسوب (2015)

تصنيف:روبوتات القرن 20