Dans le cours CS 123, les étudiants associent l’intelligence artificielle et les principes fondamentaux de l’ingénierie pour concevoir et améliorer « Pupper », un robot quadrupède qui marche.
Équipés d’un kit de démarrage pour robot et de leçons de pointe sur l’intelligence artificielle, les étudiants de CS 123 : A Hands-On Introduction to Building AI-Enabled Robots (Introduction pratique à la construction de robots dotés d’intelligence artificielle) maîtrisent l’ensemble du spectre de la robotique, du contrôle des moteurs à l’apprentissage automatique. Ce cours, qui en est à sa troisième année, permet aux étudiants de construire et d’améliorer un adorable robot quadrupède, Pupper, en le programmant pour qu’il marche, navigue, réponde à des commandes humaines et exécute une tâche spécialisée qu’ils présentent dans leurs exposés finaux.
Le cours, qui est né d’un projet d’étude indépendant mené par le club de robotique de Stanford, est désormais enseigné par Karen Liu, professeur d’informatique à la School of Engineering, ainsi que par Jie Tan de Google DeepMind et Stuart Bowers d’Apple et de Hands-On Robotics. Tout au long des dix semaines de cours, les étudiants approfondissent les concepts fondamentaux de la robotique, tels que le mouvement et le contrôle des moteurs, tout en les reliant à des sujets avancés en matière d’intelligence artificielle.
« Nous pensons que la meilleure façon d’aider et d’inspirer les étudiants à devenir des experts en robotique est de leur faire construire un robot à partir de zéro« , a déclaré M. Liu. « C’est pourquoi nous utilisons cette conception spécifique de quadrupède. C’est la plateforme d’introduction parfaite pour les débutants qui veulent se plonger dans la robotique, tout en étant suffisamment puissante pour soutenir le développement d’algorithmes d’IA de pointe.«
Ce qui rend le cours particulièrement accessible, c’est sa faible barrière à l’entrée : les étudiants n’ont besoin que de compétences de base en programmation pour commencer. À partir de là, les étudiants acquièrent les connaissances et la confiance nécessaires pour relever des défis complexes en matière de robotique et d’intelligence artificielle.
La création de robots se démocratise
Pupper a évolué à partir de Doggo, construit par le club Stanford Student Robotics pour offrir aux gens un moyen de créer et de concevoir un robot à quatre pattes avec un budget limité. Lorsque l’équipe a constaté que l’adorable quadrupède pouvait rendre la robotique à la fois accessible et amusante, elle a soumis l’idée à M. Bowers, dans l’espoir de transformer son projet passionnel en un cours pratique pour les futurs roboticiens.
« Nous voulions que les étudiants qui étaient encore assez jeunes dans leurs études puissent explorer et expérimenter ce que nous pensions être l’avenir de la robotique d’IA« , a déclaré M. Bowers.
La version actuelle de Pupper est plus puissante et plus raffinée que ses prédécesseurs. Il est également irrésistiblement adorable et plus facile que jamais à construire et à utiliser pour les élèves.
« Nous avons fait beaucoup de progrès en améliorant le matériel et en le rendant plus performant« , a ajouté Ankush Kundan Dhawan, l’un des premiers étudiants à avoir suivi le cours sur Pupper à l’automne 2021 avant de devenir son assistant principal. « Ce qui m’a vraiment marqué, c’est la passion des instructeurs pour aider les étudiants à se familiariser avec de vrais robots. Ce type de dévouement est très puissant. »
Le code prend vie
La construction d’un Pupper à partir d’un kit de démarrage mêle différents types d’ingénierie, notamment l’électricité, la construction de matériel, le codage et l’apprentissage automatique. Certains étudiants ont même fabriqué des pièces sur mesure pour leur projet Pupper final. Le cours associe des conférences hebdomadaires à des laboratoires pratiques. Les titres des laboratoires, tels que « Wiggle Your Big Toe et Do What I Say », restent ludiques tout en permettant d’acquérir de réelles compétences.
Au cours des cinq premières semaines, les étudiants apprennent les bases de la robotique, notamment le fonctionnement des moteurs et la façon dont les robots peuvent se déplacer. Dans la phase suivante du cours, les étudiants ajoutent une couche de sophistication avec l’IA. En utilisant des réseaux neuronaux pour améliorer la façon dont le robot marche, voit et réagit à l’environnement, ils ont un aperçu de la robotique de pointe en action. De nombreux étudiants utilisent également l’IA d’autres manières pour leurs projets finaux.
« Nous voulons qu’ils entraînent réellement un réseau neuronal et qu’ils le contrôlent« , a précisé M. Bowers. « Nous voulons voir ce code prendre vie.«
À la fin du trimestre de ce printemps, les étudiants étaient prêts pour leur projet de fin d’études, appelé « Dog and Pony Show« , où des invités de NVIDIA et de Google étaient présents. Six équipes ont demandé à Pupper d’effectuer des tâches créatives, notamment de naviguer dans un labyrinthe et de combattre un (faux) incendie avec un pic à eau, en présence des plus grands esprits de l’industrie.
« À ce stade, les étudiants connaissent toutes les bases essentielles – locomotion, vision par ordinateur, langage – et ils peuvent commencer à les combiner et à développer une intelligence physique de pointe sur Pupper« , a dit M. Liu.
« Ce cours leur donne une vue d’ensemble de tous les éléments clés« , a déclaré M. Tan. « À la fin du trimestre, le Pupper que chaque équipe d’étudiants construit et programme à partir de zéro reflète la technologie utilisée aujourd’hui par les laboratoires de recherche de pointe et les équipes industrielles.«
Tous prêts pour le boom de la robotique
Les instructeurs estiment que le domaine de la robotique d’intelligence artificielle est en plein essor, et ils ont veillé à ce que le cours reste d’actualité en intégrant de nouvelles leçons et des avancées technologiques presque tous les trimestres.
Les étudiants ont répondu au cours avec un enthousiasme retentissant et les instructeurs s’attendent à ce que l’intérêt pour la robotique – à Stanford et en général – continue de croître. Ils espèrent pouvoir étendre le cours et que la communauté qu’ils ont créée dans le cadre de CS 123 puisse contribuer à cette discipline importante et attrayante.
« Nous espérons que de nombreux étudiants du cours CS 123 seront inspirés pour devenir de futurs innovateurs et leaders dans ce domaine passionnant et en constante évolution« , a précisé M. Tan.
« Nous sommes convaincus qu’il est temps de rendre l’intégration de l’IA et de la robotique accessible à un plus grand nombre d’étudiants« , a conclu M. Bowers. « Cet effort commence ici, à Stanford, et nous espérons qu’il se développera également au-delà du campus.«
Source : U. Stanford
