Robô Ace da Sony AI supera jogadores no ténis de mesa

O ténis de mesa é um dos desportos que mais exigem técnica e, agora, engenheiros criaram um robô capaz de levar a melhor sobre alguns dos melhores jogadores do mundo.

Chama-se Ace e, frente a jogadores amadores de nível "elite" - que treinam, em média, 20 horas por semana - o robô da Sony AI ganhou três em cada cinco encontros. É uma das demonstrações mais fortes, em condições reais, de um robô a atingir um nível elevado num desporto rápido e interactivo.

Este feito é um avanço relevante na robótica: trata-se de um sistema que junta perceção de alta velocidade, tomada de decisão por IA e controlo robótico para competir com humanos em ambiente real - reagindo em tempo real, ao limite do instante.

"Esta investigação mostrou que um robô autónomo pode, de facto, ganhar num desporto competitivo, igualando ou superando o tempo de reação e a tomada de decisão dos humanos num espaço físico", afirma o roboticista Peter Dürr, director da Sony AI em Zurique e líder do projecto Ace.

"O ténis de mesa é um jogo de enorme complexidade que exige decisões em frações de segundo, bem como velocidade e potência. Este avanço de investigação destaca o potencial de agentes de IA física para executar tarefas interactivas em tempo real e representa um passo significativo no sentido de criar robôs com aplicações mais abrangentes em interacções humanas rápidas, precisas e em tempo real."

Do virtual ao mundo físico no ténis de mesa

Vários sistemas de IA já mostraram que a aprendizagem automática pode triunfar em desafios virtuais: desde um jogo simples como Pong - o famoso videojogo da Atari com duas raquetes - até jogos de estratégia mais complexos, como xadrez, Go e StarCraft II.

Levar esse desempenho para jogos físicos no mundo real é exponencialmente mais difícil. Um robô tem de detetar mudanças imprevisíveis no ambiente externo, interpretar o que elas significam, decidir como responder e executar a ação necessária - tudo num piscar de olhos.

O Ace assenta em trabalho anterior da equipa da Sony AI, um agente chamado Gran Turismo Sophy, capaz de superar jogadores humanos no videojogo Gran Turismo. Ainda assim, o Ace é, claramente, muito mais complexo.

Como o robô Ace da Sony AI vê, decide e executa

O projecto foi construído em torno de três elementos principais.

• Sistema de perceção: permite ver e seguir a bola. Um ponto crucial é a capacidade de detetar a rotação (o “efeito”), que pode alterar o ressalto e a trajectória no ar. Robôs de ténis de mesa anteriores muitas vezes tinham dificuldades em lidar com a rotação, apesar de ser determinante no jogo real.
• “Cérebro” de IA: treinado com aprendizagem profunda por reforço, repetindo pancada após pancada em jogos virtuais simulados para aprender, por tentativa e erro, o que resulta e o que falha. Assim, o sistema consegue decidir no momento, sem depender de rotinas pré-programadas.
• Hardware robótico de alta velocidade: um braço robótico muito ágil, com oito articulações, capaz de executar decisões sobre onde e como posicionar a raquete com precisão e rapidez.

Testes em campo: amadores de elite e profissionais

Para testar o Ace, a Sony AI colocou o robô frente a sete jogadores humanos: encontros à melhor de três contra cinco amadores de nível elite - que jogam há mais de uma década e treinam de forma intensa e consistente - e encontros à melhor de cinco contra dois atletas da liga profissional japonesa, Minami Ando e Kakeru Sone.

Contra os jogadores de elite, disputou um total de 13 jogos e venceu sete, o que deu três vitórias em encontros. Frente aos profissionais, as suas técnicas não foram tão eficazes: o Ace ganhou apenas um jogo em sete e acabou por perder ambos os encontros.

Ainda assim, o desempenho supera o de robôs de ténis de mesa anteriores, atingindo um patamar capaz de competir com jogadores humanos de nível elevado.

A rotação como chave para marcar pontos

A análise dos jogos do Ace indica que a deteção de rotação pode ser determinante. O robô não pontuou por bater mais forte do que os adversários humanos; pontuou porque revelou um controlo notável, devolvendo com sucesso 75 por cento das bolas com rotação, abrangendo uma grande variedade de efeitos.

Também conseguiu vários pontos diretos no serviço e executou diversas manobras que surpreenderam quem estava a observar.

Como os investigadores referem no artigo, o especialista em ténis de mesa e antigo olímpico Kinjiro Nakamura, ao ver uma das pancadas do Ace, comentou: "Ninguém mais teria sido capaz de fazer isso. Não pensei que fosse possível. Mas o facto de ter sido possível … significa que há a possibilidade de um humano também o conseguir".

Isto aponta para a hipótese de robôs como o Ace servirem como forma de aprender novas técnicas e competências, ajudando a melhorar o nosso próprio desempenho em determinados domínios.

O que este avanço significa para a robótica e a IA

O robô ainda não atingiu o nível de proficiência no ténis de mesa demonstrado por agentes que actuam em ambientes virtuais, como AlphaGo ou DeepBlue. Ainda assim, dizem os investigadores, representa um avanço importante naquilo que poderá ser possível fazer com robótica no futuro.

"Este avanço é muito maior do que o ténis de mesa", afirma o cientista-chefe da Sony AI, Peter Stone.

"Representa um momento marcante na investigação em IA, mostrando, pela primeira vez, que um sistema de IA consegue perceber, raciocinar e agir de forma eficaz em ambientes reais complexos, em rápida mudança, que exigem precisão e velocidade. Quando a IA consegue operar ao nível de um especialista humano nestas condições, abre-se a porta a uma classe totalmente nova de aplicações no mundo real que antes estava fora de alcance."

Agora, mão no ar: quem é que quer ver dois robôs Ace a defrontarem-se?

O artigo científico foi publicado na Nature.