# Qu’était Shakey le robot, et qu’a-t-il appris à l’IA?

Date: 2019-05-29 · Author: Robert Scales · https://guidetoartificialintelligence.com/fr/apprendre/shakey-le-robot/

**Answer:** Shakey était un robot sur roues construit au Stanford Research Institute entre 1966 et 1972, le premier robot mobile capable d’observer son environnement, de raisonner à son sujet et de planifier sa propre suite d’actions pour atteindre un but tapé en anglais. En chemin, son équipe a inventé des outils encore largement utilisés, dont l’algorithme de recherche de chemin A* et l’approche STRIPS de la planification.

Imaginez un grand chariot en forme de boîte, monté sur roues, surmonté d’une caméra de télévision et d’une longue antenne radio, qui roule lentement dans une série de pièces dépouillées. Quand quelqu’un tape « pousse le bloc en bas de la plateforme », il s’arrête, regarde autour de lui, comprend qu’il ne peut pas monter directement sur la plateforme, trouve une rampe, la pousse en place, y monte et fait basculer le bloc par-dessus le bord. Ce chariot, c’était Shakey, et ce qui le rendait remarquable, ce n’était pas son corps, mais le fait que personne ne lui avait dicté les étapes.

Shakey a été construit à Menlo Park, en Californie, par l’Artificial Intelligence Center du Stanford Research Institute (SRI, aujourd’hui SRI International). Le projet s’est déroulé de 1966 à 1972 et était financé par l’ARPA, l’agence de recherche du département de la Défense des États-Unis. Son nom venait de sa façon de tanguer en se déplaçant; le directeur du projet, Charles Rosen, se souvenait que l’équipe avait passé un mois à chercher quelque chose de plus grandiose avant de se rabattre sur l’évidence.

## Qui l’a construit, et pourquoi

Rosen, un physicien appliqué, a passé environ deux ans à chercher du financement pour ce qu’il appelait un « automate intelligent ». Le travail a enfin commencé en mars 1966. Son but n’était pas seulement une machine qui se déplace, mais un banc d’essai où toutes les branches distinctes de l’IA pourraient être réunies dans un seul système : voir, raisonner, planifier, apprendre et comprendre l’anglais courant. Nils Nilsson, Bertram Raphael et Peter Hart ont dirigé le projet après Rosen, avec une équipe qui comprenait Richard Duda, Richard Fikes, Helen Chan Wolf, Michael Wilber et d’autres.

Le matériel était modeste. Shakey portait une caméra de télévision d’une résolution de seulement 120 lignes, des télémètres à sonar et des « détecteurs de choc » qui sentaient les collisions. Son cerveau n’était pas du tout à bord. Une liaison radio le reliait à un gros ordinateur partagé dans une autre pièce, d’abord un SDS 940, puis un DEC PDP-10, et la plupart de ses programmes étaient écrits en Lisp.

## Comment Shakey réfléchissait

Le logiciel de Shakey était organisé en couches, une idée nouvelle pour les robots. Tout en bas se trouvaient des actions physiques simples comme « avancer » ou « tourner ». Au milieu, un planificateur enchaînait les actions pour atteindre un but. Au sommet, un superviseur exécutait le plan, observait ce qui se passait réellement et se rattrapait quand quelque chose tournait mal, par exemple une porte fermée ou une boîte qui n’était pas là où on l’attendait.

Le planificateur s’appelait STRIPS (Stanford Research Institute Problem Solver). Il décrivait chaque action avec trois listes : les conditions qui doivent être vraies avant l’action, les faits que l’action rend faux et les faits qu’elle rend vrais. Tout le reste est censé rester pareil. Voici ce que cela donne pour la tâche du bloc :

| Étape | Action | Doit d’abord être vrai | Devient faux | Devient vrai |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Aller à la rampe | Le chemin est libre | Shakey au départ | Shakey à la rampe |
| 2 | Pousser la rampe jusqu’à la plateforme | Shakey à la rampe | Rampe à l’ancien endroit | Rampe à la plateforme |
| 3 | Monter la rampe | Rampe à la plateforme | Shakey au sol | Shakey sur la plateforme |
| 4 | Pousser le bloc en bas | Shakey sur la plateforme, à côté du bloc | Bloc sur la plateforme | Bloc au sol |

Remarquez ce que le tableau omet : il ne dit jamais que les lumières restent allumées ni que les portes restent où elles sont. Ne pas avoir à énumérer tout ce qu’une action ne change pas était une réponse pratique à ce que les logiciens commençaient à appeler le problème du cadre, traité dans son propre article sur ce site.

Pour passer d’une pièce à l’autre, Shakey devait trouver de bons itinéraires. Hart, Nilsson et Raphael ont mis au point une méthode, publiée en 1968, appelée A* (qu’on prononce « A étoile »). Elle explore une carte en combinant la distance déjà parcourue avec une estimation de la distance qui reste, et elle garantit de trouver l’itinéraire le moins coûteux tout en explorant le moins d’options possible. Pour la vision, Duda et Hart ont retravaillé une technique plus ancienne, la transformée de Hough, pour en faire un moyen pratique de repérer des lignes droites, comme les arêtes des murs et des boîtes, dans une image de caméra granuleuse.

> **À essayer :** dessinez une grille de 5 sur 5 sur papier, marquez un départ et une arrivée, et ombrez quelques cases comme murs. Pour chaque case que vous examinez, écrivez deux nombres : les pas faits jusqu’ici et une estimation à vol d’oiseau des pas restants. Développez toujours ensuite la case dont le total est le plus petit. C’est A* en miniature.

## Pourquoi c’était important

Shakey a frappé l’imagination du public. Le SRI a diffusé en 1969 un film de 24 minutes à son sujet, *SHAKEY: Experimentation in Robot Learning and Planning*, et en 1970, le magazine *Life* l’a qualifié de « première personne électronique ». L’Université Carnegie Mellon l’a ajouté à son Robot Hall of Fame en 2004 et, en février 2017, l’IEEE l’a désigné comme un jalon (*Milestone*) du génie électrique et de l’informatique, en le qualifiant de premier robot mobile intelligent au monde. Le robot lui-même est aujourd’hui exposé à Mountain View, en Californie, au Computer History Museum.

Tout le monde ne s’entendait pas pour dire que construire un robot physique était le meilleur usage des efforts. Certains chercheurs en IA soutenaient que les mondes simulés, comme le monde de blocs du programme SHRDLU de Terry Winograd, apprenaient davantage pour moins de tracas, parce qu’un vrai robot pouvait échouer pour des raisons aussi banales qu’un changement d’éclairage. Ses défenseurs répondaient qu’une vraie machine doit composer avec des plans qui déraillent, et les méthodes du projet pour suivre le déroulement d’un plan et se remettre des échecs étaient sans précédent.

## Où peut-on voir les idées de Shakey à l’œuvre aujourd’hui?

L’héritage le plus visible est A*. Des variantes planifient les itinéraires dans les systèmes de navigation automobile et les services de cartographie Web, et les développeurs de jeux l’utilisent pour faire contourner les obstacles à leurs personnages. Un algorithme apparenté aide les astromobiles martiens de la NASA à planifier leurs propres déplacements, puisque les commandes envoyées de la Terre mettent trop de temps à arriver pour une conduite en direct.

La conception en couches survit aussi. L’équipe derrière Stanley, la voiture autonome qui a remporté le DARPA Grand Challenge de 2005 à travers le désert de Mojave, a dit que son logiciel était organisé en couches, un peu comme celui de Shakey. Les descriptions d’actions de type STRIPS sont devenues le point de départ de la plupart des recherches en planification automatique pendant de nombreuses années, et la transformée de Hough est un outil standard de la vision par ordinateur, utilisé par exemple pour repérer les marquages de voies sur les routes.

Ce que Shakey a montré avant tout, c’est que voir, planifier et agir doivent fonctionner ensemble. Tout robot mobile construit en 2019 doit encore répondre aux questions de base de Shakey : où suis-je, qu’est-ce que je veux, et que dois-je faire ensuite si les choses tournent mal?

## Sources

- Shakey the Robot: https://www.sri.com/hoi/shakey-the-robot/
- Milestones: SHAKEY: The World's First Mobile Intelligent Robot, 1972: https://ethw.org/Milestones:SHAKEY:_The_World%E2%80%99s_First_Mobile_Intelligent_Robot,_1972
- Shakey the robot: https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Shakey_the_robot&oldid=890934525