Kaip priversti robotą nusišypsoti

Visiškai nauja seno posakio „Šypsokis ir pasaulis šypsosi tau, surauk kaktą, o tu vienas susirauki kaktą“ raukšlėje Japonijos mokslininkai kuria robotų kartą, galinčią atpažinti žmogaus veido išraiškas ir į jas reaguoti. Tokijo mokslo universiteto mechanikos inžinerijos profesoriaus Fumio Hara vadovaujama komanda sukūrė moterišką roboto galvą, kuri gali atpažinti ir išreikšti baimę, laimę, nuostabą, liūdesį, pyktį ir pasibjaurėjimą.

Pagrindinis Haros projekto, remiamo penkerių metų 3 milijonų JAV dolerių Japonijos vyriausybės dotacija, tikslas yra ne tik sukurti robotizuotą beždžionių žiūrėjimo, beždžionių-do versiją. Vietoj to, siekiama sukurti robotus, kurie mus užjaus ir leis mums jaustis patogiau, kai skaitys emocinius pokyčius, išreikštus mūsų veiduose. Tyrėjai tikisi, kad tokius vizualiai jausmingus robotus įvertins gamyklos darbuotojai, priversti dalytis linija su elektroniniais darbo draugais. Robotai netgi gali būti naudingi kaip mokymo priemonė tam tikriems autistiškiems vaikams, turintiems bendravimo sutrikimų, dėl kurių jiems sunku suprasti veido išraiškas ir teisingai į jas reaguoti.

Ši istorija buvo mūsų 1997 m. spalio mėnesio numerio dalis

• Žr. likusią numerio dalį
• Prenumeruoti

Vienas stebinančių Haros tyrimų bruožų yra jo genezė. Per didžiulę ekonominę plėtrą Japonijoje aštuntajame dešimtmetyje naujai pastatytose chemijos gamyklose ėmė įvykti avarijos. Hara spėjo, kad įrenginių operatoriams sunku pastebėti problemas skaitydami skaitmeninių nuskaitymo skydelių bankus. Maniau, kad jiems reikia globalesnio požiūrio į tai, kas vyksta gamykloje, sako jis, o jei kas nors nutiktų ne taip, tai gali būti išreikšta, pavyzdžiui, liūdnu veidu.

Deja, inžinieriai netrukus susidūrė su didelėmis kliūtimis. Jie išsiaiškino, kad buvo ne tik sunku priskirti veido išraiškas įvairioms veiklos klaidoms – nuo ​​netvarkingų gamyklos grindų iki pavojingų temperatūros ar slėgio pokyčių gamybos procese, bet ir tai, kad atskiri žmonės tas pačias išraiškas interpretavo skirtingai. . Užduotis susieti veido išraiškas su augalų sąlygomis galiausiai pasirodė tokia sudėtinga, kad Hara atsisakė tyrimo.

Tačiau devintojo dešimtmečio viduryje, kai vienas iš jo mokinių susidomėjo robotų tyrimais, Hara susimąstė, ar veido išraiškos metodas, nors ir nesėkmingas augalų lygmeniu, gali veikti tarp atskirų robotų ir žmonių. Jis pradėjo remdamasis Kalifornijos universiteto San Fransiske psichologijos profesoriaus Paulo Ekmano darbu, kuris žmonių veido išraiškas suskirstė į 44 kategorijas arba veiksmų vienetus. Kiekvienas veiksmo vienetas atitiktų atskirą judesį, pvz., antakių kilimą aukštyn arba žemyn arba lūpų sutraukimą. Veiksmo vienetų derinimas įvairiais būdais davė skirtingas išraiškas. Pavyzdžiui, dėl pasibjaurėjimo reikia nuleisti antakį, suraukšlėti nosį ir pakelti smakrą.

Nuo 1990-ųjų Haros grupė pradėjo kurti šešias išraiškas – baimę, laimę, nuostabą, liūdesį, pyktį ir pasibjaurėjimą – kurios, pasak Ekmano, yra universalios visoms žmonių kultūroms. Komanda sukonstravo aliuminio roboto galvutę su 18 oro slėgiu valdomų mikropavarų, iš esmės mažyčių krumpliaračių, galinčių imituoti 26 veido judesius. Kitas žingsnis buvo išlieti veidą iš silikoninės gumos iš formos, paimtos iš vieno iš studentų laboratorijoje. Kadangi visų vyrų grupė norėjo, kad laboratorijoje dalyvautų moteris, jie sumoterizavo vyrišką veidą, pridėdami natūralaus plaukų peruką, rausvus skruostus ir lūpų dažus. Ant galvos taip pat buvo sumontuoti dirbtiniai dantys.

Bandymų ir klaidų būdu tyrėjai sujungė mažyčius laidus nuo pavarų prie kaukės dėmių, kurias pajudinus būtų atkurti veiksmų vienetai, reikalingi norimoms šešioms išraiškoms atkurti. Roboto galva ir akių obuoliai taip pat buvo sukurti taip, kad atliktų žmogiškus judesius. Galiausiai japonų inžinieriai įdėjo mažą kamerą į kairę roboto akį, kad nuskaitytų žmogaus veidą, kai jis yra maždaug vieno metro atstumu. Kompiuteris, prijungtas prie fotoaparato, nustatė asmens išraišką, ieškodamas ryškumo skirtumų įvairiose veido srityse.

Kompiuteris stebėjo pokyčius tamsiose srityse – akyse, burnoje, nosyje ir antakiuose, kurie atsiranda, kai veidas nuo neutralios, bejausmės išraiškos pereina prie vienos iš šešių emocijų. Naudodamas neuroniniu tinklu pagrįstą savęs lavinimo programą, kompiuteris galiausiai per 60 milisekundžių sugebėjo atpažinti, kaip asmens veido ryškumo pokyčiai yra susiję su tam tikro jausmo išraiškomis. Toks apdorojimo greitis kartu su patobulinimais vykdymo elementų konstrukcijoje leido roboto silikoniniam paviršiui reaguoti į išraiškos pokyčius žmogišku greičiu.

Robotas buvo stebėtinai tikslus, teisingai atspėdavo tiriamųjų išraiškas, vidutiniškai 85 proc. Jam taip pat sekėsi kaip veido aktoriui. Tiesą sakant, grupė studentų teisingai atpažino roboto išraiškas 83 procentus laiko. Palyginimui, tie patys studentai 87 procentus atvejų atpažindavo profesionalių aktorių veido išraiškas.

Nuo tada, kai pasakojimai apie roboto veikimą pirmą kartą pasirodė 1990-ųjų pradžioje, Hara sulaukė netikėtų vakarėlių. Tarp jų buvo menininkas, besidomintis kurti, jo nuomone, naują meno formą – žmones ir robotus, reaguojančius vienas į kito išraiškas – ir keli psichologai Japonijoje, manantys, kad toks robotas galėtų padėti tam tikriems neįgaliems vaikams įveikti sunkumus, susijusius su tinkamomis išraiškomis. Psichologai norėtų, kad robotas veiktų kaip tam tikras abipusis raginimas, pavyzdžiui, parodytų, kaip atrodo laiminga šypsena, ir, prisiėmus neutralią išraišką, šypsodamasis parodytų, kada vaikas nusišypsojo.

Iš karto Haros komanda dirba su burnos robotu, kurio pavaros tikroviškai imituotų lūpų judesius kalbos metu. Toks robotas gali padėti žmonėms, turintiems kalbos ar kalbos sutrikimų, sako Hara, nes tyrimai rodo, kad daugiau nei 50 procentų kalbos supratimo kyla iš
veido išraiška ir judesiai.

paslėpti