Ten robot jest przybyszem z kosmosu. Po zderzeniu z asteroidą spadł na ziemię, uderzył się w głowę i doznał amnezji. Dzieci mają go uratować, nauczyć wszystkiego od nowa
Sala technikum programistycznego INFOTECH w Białymstoku pęka w szwach. Warsztaty ze sztucznej inteligencji, które ruszyły na początku roku szkolnego, z tygodnia na tydzień przyciągają więcej uczniów. Ale dzisiaj padł rekord: w klasie jest 51 nastolatków, przyszli nawet z innych szkół. Bo dziś będą Photony!
Test w labiryncie
Zajęcia zaczną się lada chwila. Uczniowie szukają sobie miejsc, gadają, śmieją się, co chwilę zerkając w stronę wystawionych na dużym stole małych białych robocików.
Na początek – teoria. Karol Przybyszewski, wicedyrektor technikum, opowiada o tym, czym jest sztuczna inteligencja. Potem dzieli uczniów na dziesięć kilkuosobowych zespołów; każdy zespół dostaje jednego Photona i zestaw fiszek z figurami geometrycznymi.
Roboty budzą się, wydając charakterystyczny dźwięk, ich oczy rozbłyskują światłem. Zadaniem uczniów jest nauczenie maszyn rozpoznawania kształtów figur na kartkach. Mają na to godzinę, zabierają się więc ochoczo do roboty. Najpierw robią serię zdjęć fiszek, każdą fotografują pod różnym kątem i na różnych tłach, żeby mieć czym wytrenować algorytm.
Tymczasem na korytarzu Krzysztof Dziemiańczuk z firmy Photon za pomocą taśmy samoprzylepnej wytycza na podłodze dwa tory – labirynty. Każdy zespół, który upora się już z zadaniem, będzie mógł na nim pokazać, czy wystarczająco dobrze wytrenował swego robota. Uczniowie pokażą maszynom figury, a zadaniem maszyn będzie je rozpoznać i przejechać przez labirynt.
To jedna z pierwszych pilotażowych lekcji z Photonem dla uczniów szkół średnich. Photon, który pierwotnie został pomyślany jako robot uczący młodsze dzieci programowania, został bowiem właśnie wyposażony w nowe narzędzie, które otwiera przed nim nowe możliwości. W sztuczną inteligencję.
Adres filmu na Youtube: https://youtu.be/wtql1jXxLDA
Zaczęło się w garażu
Photon uczy dzieci programowania już w blisko trzech tysiącach polskich przedszkoli i szkół podstawowych, nie licząc prywatnych, małych użytkowników. Robi też karierę na świecie: jest dostępny w szesnastu krajach na czterech kontynentach i w czternastu wersjach językowych. Największym zainteresowaniem cieszy się w Stanach Zjednoczonych, Kanadzie, we Francji, w Niemczech, Singapurze, na Tajwanie i w Australii. W każdym kraju jest dostosowywany do szkolnej podstawy programowej. Pojedyncze sztuki trafiły do kolejnych 42 krajów, m.in. do Afganistanu, Pakistanu, Argentyny, Chile, Malezji czy Japonii. Teraz robot wchodzi na rynek chiński.
Aż trudno uwierzyć, że powstał zaledwie trzy lata temu w garażu rodziców Marcina Joki, studenta Politechniki Białostockiej.
– Pierwszego Photona zrobiliśmy z Krzyśkiem dosłownie w trzy godziny. Mój tata, prawdziwy polski MacGyver i złota rączka, ma świetnie wyposażony warsztat – opowiada Marcin. – W ciągu kolejnych dwóch dni zrobiliśmy aplikację do sterowania. To wtedy wstępnie określiliśmy kierunek, w którym idziemy.
Photon uczy dzieci programowania już w blisko trzech tysiącach polskich przedszkoli i szkół podstawowych, nie licząc prywatnych, małych użytkowników. Robi też karierę na świecie
Poznali się w kołach naukowych politechniki na III roku studiów: Marcin Joka studiował informatykę, automatykę i robotykę, Krzysztof Dziemiańczuk – zarządzanie inżynierią produkcji i informatykę, a Michał Grześ automatykę i robotykę. Grześ tworzył wcześniej Hyperiony – łaziki marsjańskie nagradzane na wielu międzynarodowych konkursach.
Marcin Joka z drugim Michałem (Boguckim) konstruowali z kolei roboty Sumo.
– Ich zadaniem było wykrycie drugiego robota i wypchnięcie go z dojo, jak w prawdziwym sumo – mówi Marcin. – Miały system czujników, dzięki któremu potrafiły wykryć przeciwnika, obrócić się w jego kierunku i wypchnąć go poza matę.
Mentorem w konkursach technologicznych, na których prezentowali swoje projekty, został ich nauczyciel programowania Maciej Kupczyński, przyszły przyjaciel i wspólnik.
Z maczugą i tarczą
W siedzibie firmy w Parku Technologicznym w Białymstoku można obejrzeć wszystkie kolejne wersje Photona – w kolejności, w jakiej ewoluował. Wczesne formy zupełnie nie przypominały dzisiejszego robota z jego obłymi, miękkimi, ergonomicznymi kształtami i czułkami, przywodzącymi na myśl jakieś małe, miłe zwierzątko. Pierwszy Photon był stereotypowy – kwadratowy i trochę niezgrabny. W jednej ręce dzierżył maczugę, a w drugiej tarczę.
– No cóż, pamiętajmy, że tego robota tworzyło pięciu młodych facetów – śmieje się Marcin Joka. – Wymyśliliśmy, że nasz robot będzie walczył, dlatego wyposażyliśmy go w tarczę i maczugę. Miał czujnik przeszkód – wykrywał przeciwnika i uderzał w niego maczugą. I czujnik uderzeń, dzięki któremu wiedział, czy trafił w tego drugiego, czy też w jego tarczę. To była dla nas po prostu zabawa. Chcieliśmy stworzyć coś poza zajęciami na studiach, coś, co nie będzie kolejnym nudnym zadaniem na zaliczenie. Nie mieliśmy żadnych ograniczeń i to było bardzo inspirujące.
Wydrukowali go na drukarce 3D na uczelni i zgłosili do Podlaskiego Akceleratora Innowacji. Konkurs wygrali, a za wygraną – 15 tysięcy złotych – kupili własną drukarkę 3D. Kolejny prototyp zgłosili do polskiej edycji konkursu Microsoftu Imagine Cup dla studentów, do kategorii „wyzwania społeczne”.
Poczuć, zobaczyć, usłyszeć
– To był dla nas przełomowy moment – wspomina Krzysztof Dziemiańczuk. – Zdaliśmy sobie sprawę, że to, co robimy, może mieć zasięg globalny. Poza tym zaczęliśmy zastanawiać się, jaką misję społeczną powinien mieć Photon. W końcu trafiliśmy przecież do kategorii „wyzwania społeczne”.
– Wszyscy mieliśmy informatykę w szkole średniej, ale z jakiegoś powodu nas to nie wciągało. Informatyka wydawała się nudna – przyznaje Marcin Joka. – Moja pasja do programowania obudziła się dopiero na drugim roku automatyki i robotyki, w momencie gdy miałem konkretne urządzenie, którym mogłem poruszać. Zrozumiałem, że nauka programowania powinna być bardziej sensoryczna. Dziecko musi to poczuć, zobaczyć, usłyszeć, wejść w interakcję. W przypadku robotyki efekt programowania widzimy po 10 minutach, bo zapala nam się jakaś diodka. Działa? Działa! Automatycznie budzą się emocje. Zdaliśmy sobie sprawę, że na rynku brakuje narzędzi, które umożliwiłyby dzieciom zrozumienie, jak fascynujące i zabawne może być programowanie. Stwierdziliśmy, że postawimy na edukację: nasz Photon będzie uczył dzieciaki programowania.
Na tym etapie robot miał jeszcze wady konstrukcyjne: czujnik przeszkód umieszczony był na jego czole – na tyle wysoko, że nie widział małych przeszkód stawianych mu przez dziecko. Środek ciężkości też był w niewłaściwym miejscu i zdarzało się, że robot się przewracał. Jednak i tak Photon wygrał polską edycję konkursu Imagine Cup.
Gąsienice czy kółka?
Po konkursie do konstruktorów zgłosił się jeden z dużych funduszy inwestycyjnych. Z propozycją.
– Zapytali, czy nie chcielibyśmy założyć firmy, bo oni są zainteresowani inwestowaniem w nas – mówi Joka. – Do tej pory w ogóle nie myśleliśmy o tym w kategorii biznesu; byliśmy dopiero na trzecim roku studiów. Sami finansowaliśmy prototypy, wydaliśmy na nie w sumie z 50 tysięcy… Ale skoro sami się zgłaszają? OK – zdecydowaliśmy – spróbujemy!
Firmę założyli w pięciu – czterech studentów i jeden wykładowca – i zaczęli testować prototyp na rynku. Co się okazało?
– Że koncepcja fajna, owszem, rodzice chcieliby, żeby ich dzieci uczyły się z robotem, ale nie z takim. „Nie powinien wykazywać agresji, walczyć!”. „Źle wygląda!”. „Ma ostre krawędzie, jest niebezpieczny!” – i tak dalej. Okazało się, że musimy kompletnie zmienić styl i zrobić Photona jeszcze raz, od początku.
Zatrudnili projektanta, który tworzył szkice kolejnych pomysłów. Z tymi szkicami chodzili po szkołach, głównie podstawowych. Przepytali niemal trzy tysiące dzieci.
– Czy powinien mieć gąsienice, czy kółka? Dzieci wolały kółka. Cztery czy dwa? Dwa. I tak to ewoluowało. Dzisiejszy Photon to dopiero setny opracowywany przez nich projekt! Zagłosowało na niego prawie 90 procent dzieci.
Myśleć jak programista
Kiedy dziecko po raz pierwszy uruchamia aplikację, spotyka się z taką oto historią: Photon to przybysz z kosmosu. Niestety w wyniku zderzenia z asteroidą spadł na ziemię, uderzył się w głowę i doznał amnezji. Czy dziecko wyratuje go z opresji i pomoże odzyskać pamięć? Czy nauczy go wszystkiego od początku?
Prowadzone przez tę fabułę dziecko niepostrzeżenie wchodzi w świat nowych technologii. Ucząc Photona, samo pokonuje kolejne wyzwania. Zdobywa w ten sposób punkty, jak w grach. Odblokowuje kolejne czujniki: przeszkód, kontrastu… Odtąd może na białym brystolu czarnym markerem rysować trasy, którymi pojedzie robocik. Photon jest w pewnym sensie półproduktem – dziecko, programując, tworzy go, dookreśla. Robot rozwija się razem z nim.
Pierwotnie Photon był stworzony dla dzieci 5-12 lat. Najmłodsze dzieci uczą się sterować robotem, rysując palcem na ekranie, a robot jeździ po specjalnej macie edukacyjnej. Przejeżdża z punktu A do punktu B, omija wskazane pola, zbiera zasoby.
– To połączenie świata cyfrowego z fizycznym – wyjaśnia Marcin Joka. – Takie łagodne wejście w świat programowania, pierwszy krok. Dzieci uczą się myśleć jak programista – planowania kolejnych kroków, precyzji, logiki, konsekwencji.
Trzeba się spieszyć
Starsze dzieci mogą jednak wybrać inny język programowania: początkujący Scratch, bardziej zaawansowani JavaScript lub Pythona. Umiejętności robota są poza nim. Można powiedzieć, że jego osobowość zaszyta jest w sferze wirtualnej. Logując się do aplikacji, dziecko wgrywa mu swój profil. Dzięki temu na przykład trójka rodzeństwa w różnym wieku może rozwijać jednego Photona – każde po swojemu, na innym poziomie trudności.
W dzisiejszym świecie uczenie dzieci, czym jest sztuczna inteligencja, jest koniecznością. Przecież ona analizuje dzisiaj nasze teksty, rozpoznaje nasze twarze i tablice rejestracyjne naszych samochodów
Photon jest także pomocą szkolną. Istnieje specjalna aplikacja dla przedszkoli i szkół, razem ze scenariuszami lekcji dla nauczycieli dla każdej grupy wiekowej. Prócz nauki programowania pojawiają się tam elementy innych przedmiotów – zadania z matematyki czy geografii.
– Na początku sądziliśmy, że nie mamy konkurencji, że na świecie nie ma podobnego produktu – mówi Joka. – Niestety okazało się, że co prawda w Europie konkurencji nie mamy, ale w Stanach i Chinach są już analogiczne rozwiązania. Chińskie jest gorsze niż Photon, ale amerykańskie – konkurencyjne. Tyle że Amerykanie dysponują o wiele większymi środkami niż my. Zrozumieliśmy, że musimy przyspieszyć. Wciąż mamy takie przeświadczenie, że musimy się spieszyć. Musimy nie tyle dogonić innych, ile ich przegonić. Bo to jest wyścig.
Staramy się myśleć przyszłościowo, myśleć o tym, co chcemy osiągnąć za 2-3 lata. Dzisiaj nie mamy na to pieniędzy i nie jesteśmy w stanie stworzyć na przykład akcesoriów, ale przygotowaliśmy system mocowań. Pracujemy teraz właśnie nad ruchomymi elementami typu wyrzutnie, spychacze, chwytaki, żeby robot mógł chwycić piłeczkę albo klocek.
Co to jest jabłko
Dodanie sztucznej inteligencji do pakietu możliwości Photona to wielki krok naprzód. Technologię do nauki sztucznej inteligencji jego twórcy oparli na rozwiązaniach Microsoftu.
– Pokażemy dzieciakom, w jaki sposób działa sztuczna inteligencja i do czego możemy ją wykorzystać. Zaczynamy od tego, żeby robot rozpoznawał obrazy, ale system Microsoftu otwiera niesamowite spektrum możliwości: analizę obrazów, a na kolejnym etapie – analizę tekstu mówionego i tekstu pisanego – cieszy się Joka.
Jak będzie można bawić się sztuczną inteligencją w Photonie?
– Wzorcowym projektem, który można zrealizować ze sztuczną inteligencją, jest miasteczko ruchu drogowego – wyjaśnia Krzysztof Dziemiańczuk. – Photon nauczy się rozpoznawania znaków drogowych, przejedzie autonomicznie z punktu startowego do mety – jak samochód autonomiczny. Algorytmy są już częściowo wytrenowane, ale jest też możliwość tworzenia własnych modeli. Dziecko może na przykład samo zdefiniować, co to jest jabłko. Sfotografuje różne jabłka pod różnymi kątami, na różnych tłach, z różnych stron i nauczy algorytm rozpoznawania jabłek.
Wkrótce najnowszy pakiet, wykorzystujący algorytmy sztucznej inteligencji, będzie można dokupić w formie rocznej licencji. Ale na razie jest jeszcze w fazie pilotażowej, którą zainaugurowała lekcja w białostockim technikum.
Oswoić sztuczną inteligencję
– Dla dzieciaków to była naprawdę wielka frajda – podsumowuje Karol Przybyszewski. – Myślę, że Photon wypadł bardzo dobrze. Uczniowie zrozumieli, na czym polega uczenie w sztucznej inteligencji. To wielka zaleta Photona.
Testy odbywają się także w szkołach amerykańskich.
– Chcemy zobaczyć, jak reagują uczniowie, ale także sprawdzić, czy nauczyciele są na to gotowi – mówi Marcin Joka. – Do tej pory przeszkoliliśmy około 80 nauczycieli, którzy będą pionierami jako edukatorzy sztucznej inteligencji w edukacji wczesnoszkolnej. Początkowo byli przerażeni, ale szybko nauczyli się, jak z tego korzystać na lekcji. Wierzymy, że zrobią naprawdę niesamowitą robotę. W dzisiejszym świecie uczenie dzieci, czym jest sztuczna inteligencja, jest koniecznością. Przecież ona analizuje dzisiaj nasze teksty, rozpoznaje nasze twarze i tablice rejestracyjne naszych samochodów. Dzieci powinny więc wiedzieć, jak się takie algorytmy tworzy. Po to, by w przyszłości nie bały się sztucznej inteligencji, tylko same śmiało kombinowały, do czego by tu jeszcze można ją wykorzystać.