Технології
Технології

Робота навчили повторювати емоції і посміхатися у відповідь

Дослідники Колумбійської школи інженерних та прикладних наук вирішили покращити наше спілкування із роботами та наділили свій прототип вмінням реагувати на людські емоції. Єва може повторити ваш вираз обличчя та відобразити мінімум шість різних емоцій, а навчилася вона цьому, спостерігаючи сама за собою. Робота інженери представлять на конференції ICRA, коротко про нього розповідає університет, а стаття доступна на сайті препринтів arxiv.org

Creative Machines Lab / Columbia Engineering

Creative Machines Lab / Columbia Engineering

Як наділити робота емоціями?

Спілкування дається набагато легше, якщо нам вдається побачити вираз обличчя співрозмовника - це важливий аспект невербальної комунікації, який допомагає передавати почуття та інтерпретувати емоції, бажання і наміри інших людей. Водночас вміння наслідувати емоції вважається важливою сходинкою раннього розвитку соціальних навичок у немовлят. Тому створення роботів, які можуть самостійно імітувати різні вирази людського обличчя, не просто сприятиме їхній більш природній соціальній поведінці та більш активній взаємодії з людиною, а і свідчитиме про ріст можливостей техніки. Адже імітація міміки людини вимагає досягнення адаптивних реакцій обличчя у роботів.

Втім, це все ж нетривіальна для інженерів задача, для розв’язання якої вони зазвичай зосереджуються на попередньо запрограмованих виразах обличчя, між якими робот може обирати. Однак, на думку дослідників, такі системи не зможуть якісно імітувати вираз обличчя людини - для цього їм потрібна загальна структура навчання, за якою контролю людини був би мінімальним. Адже людські емоції дуже різноманітні, а тому той факт, що кожен вираз обличчя має програмуватися людьми, може навпаки сповільнити адаптацію поведінки робота. Інженери нової роботи вважають, що при взаємодії з людьми, роботам необхідно вміти самим навчати себе, щоб краще адаптуватися до контексту спілкування.

Що вміє Єва?

Свого робота вчені назвали EVA (а ми вирішили транслітерувати) та навчили виражати шість основних емоцій: гніву, відрази, страху, радості, печалі і подиву. Однак, Єва може імітувати і більш тонкі вирази обличчя, використовуючи свої штучні «м'язи» - їх у неї 42. Вони прикріплені у різних точках до шкіри і кісток її надрукованого на 3D-принтері черепа та за 0,18 дають їй змогу повторити навіть багату міміку Джиммі Феллона. За словами розробників, найбільшою проблемою при створенні Єви була розробка достатньо компактної (що вмістити її у подобу людського черепа) та достатньо функціональної системи, яка могла б відтворювати широкий спектр міміки.

Тому емоціями Єви керують пари кульових шарнірів, три пари механізмів з обох сторін обличчя та модуль очних яблук із шістьома ступенями свободи. Так її очі можуть вільно рухатися на 20 градусів по горизонталі, так і по вертикалі, що робить рухи більш природними. Обертання кожного очного яблука контролюється двома двигунами і трьома шарнірними з'єднаннями. М'язи, що керують мімікою, прикріплені до внутрішньої сторони шкіри нейлоновими нитками із сервоприводом всередині задньої частини черепа - ними можна керувати, як маріонетками, запускаючи 10 пар симетричних м’язів.

Як її навчили?

Після того, як вчені закінчили із механікою Єви, необхідно було створити для неї «мозок» - штучний інтелект, який би і смикав за ниточки її м’язи. Єва використовує штучний інтелект з глибинним навчанням, щоб зчитувати, а потім відображати вирази обличчя людей поруч. Її «мозку» необхідно було опанувати дві здібності: по-перше, навчитися використовувати свою власну складну систему механічних м'язів для створення будь-якого конкретного виразу обличчя, а по-друге, знати, який вираз обличчя зробити у відповідь людині поруч. Щоб навчити Єву керувати своїми емоціями, дослідники знімали багатогодинні відеозаписи, на яких робот тестує всі свої емоції. Потім їй показали всі ці відео та подарували примітивне уявлення про те, як працює її власне обличчя - така собі «самооцінка», що навчила її нейромережі асоціювати рух м’язів із емоціями, а потім і зіставляти їх із реальними людськими виразами обличчя.

Однак, все ж розробники зазначають, що Єва є лабораторним експериментом і її вміння поки не досконалі - вони все ще далекі від складних прийомів, що використовують люди. Навряд чи ви помітите у неї якісь «тіпання», хоч вона і може вам підморгнути. Але інженери створили Єву із готових апаратних компонентів, які можна роздрукувати на 3D-принтері або придбати вже готові, а також розмістили у відкритий доступ вихідний код для проєктування і покрокового процесу складання робота, щоб прискорити її розвиток. Адже роботи, здатні реагувати на мову людського тіла, можуть бути корисні в лікарнях, школах, як доглядовий персонал.

До речі, ми вже якось писали, що реалістичним поглядом володіє і робот від Disney - він вміє пильно за вами спостерігати, жмуритися і повертати голову.