باحثون يطورون روبوتًا مستقلًا يقلد تعابير الإنسان

قام باحثون في مختبر الآلات الإبداعية بجامعة كولومبيا بتطوير روبوت جديد مستقل يسمى EVA، والذي يتميز بوجه لين ومتعابِر يطابق تعابير البشر القريبين.

سيتم تقديم البحث الجديد في 30 مايو في مؤتمر ICRA. وتم إتاحة مخططات الروبوت مفتوحة المصدر على Hardware-X.

هود ليبسون هو أستاذ جيمس وسالي سكابا للابتكار (الهندسة الميكانيكية) ومدير مختبر الآلات الإبداعية.

“فكرة EVA اتخذت شكلها قبل بضع سنوات، عندما لاحظ طلابي وأنا أن الروبوتات في مختبرنا كانت تنظر إلينا من خلال عيون بلاستيكية كبيرة،” قال ليبسون.

إنسانيّة الروبوتات

وفقًا لليبسون، لاحظ اتجاهًا مشابهًا في محلات البقالة، حيث لاحظ روبوتات إعادة التعبئة التي تم إنسانيتها بأشياء مثل بطاقات التعريف.

“بدا أن الناس ينسّون روبوتاتهم الزملاء من خلال منحهم أعينًا أو هويّة أو اسمًا،” قال. “هذا جعلنا نتساءل، إذا كانت العيون والملابس تعمل، لما لا نصنع روبوتًا له وجه بشري متعابِر للغاية ومستجيب؟”

لقد عمل روبوتيون لوقت طويل على إنشاء وجوه روبوتية مقنعة، ولكن المهمة ليست سهلة. كانت الأجزاء الميكانيكية للروبوتات تقليدية من المعدن أو البلاستيك الصلب، والتي كانت слишком صلبة للحركة بنفس الطريقة مثل الأنسجة البشرية. كما كان العتاد الروبوتي غالبًا صعبًا للتعامل معه نظرًا لكمية الدوائر والمتحسسات والمحركات القوية والثقيلة.

https://www.youtube.com/watch?v=STx2HMHJFY8&t=3s

بناء EVA

بدء المشروع قبل عدة سنوات في مختبر ليبسون عندما قاد طالب الدراسات الجامعية زانوار فرج فريقًا من الطلاب لبناء آليات الروبوت الفعلية. تم بناء EVA في البداية كتمثال منفصل، والآن يمكن للروبوت التعبير عن ستة مشاعر أساسية من الغضب والاشمئزاز والخوف والفرح والحزن والدهشة. يمكن لـ EVA التعبير أيضًا عن مشاعر دقيقة أخرى من خلال الاعتماد على عضلات اصطناعية، والتي تأتي في شكل كوابل ومحركات. تسحب هذه العضلات الاصطناعية على نقاط محددة على وجه EVA، مما يسمح للروبوت بمحاكاة حركات أكثر من 42 عضلة صغيرة متصلة بالجلد والعظام في الوجوه البشرية.

“كان التحدي الأكبر في إنشاء EVA هو تصميم نظام كان مدمجًا بدرجة كافية لتناسب داخل حدود الجمجمة البشرية بينما كان لا يزال وظيفيًا بدرجة كافية لإنتاج مجموعة واسعة من التعبيرات الوجهية،” قال فرج.

为了 giải quyết هذا، استخدم الباحثون الطباعة ثلاثية الأبعاد لإنشاء أجزاء ذات أشكال معقدة، والتي تم دمجها مع الجمجمة EVA.

“كنت أهتم بشؤوني الخاصة يومًا ما عندما أطلت EVA فجأة بابتسامة كبيرة وودية،” قال ليبسون. “كنت أعرف أنها كانت آليّة بالكامل، لكنني وجدت نفسي أبتسم بشكل انعكاسي.”

برمجة الذكاء الاصطناعي

ثم انتقل الفريق إلى برمجة الذكاء الاصطناعي الذي يسمح بحركات الوجه EVA. يعتمد الروبوت على الذكاء الاصطناعي العميق “قراءة” ومحاكاة تعابير البشر القريبين، ويتعلم EVA من خلال التجربة والخطأ عند مشاهدة مقاطع فيديو لنفسه.

وفقًا لبو يوان تشين، طالب الدكتوراه لليبسون الذي قاد مرحلة البرمجيات، كانت حركات الوجه EVA معقدة للغاية لتنظمها قواعد محددة مسبقًا، لذلك تم استخدام عدة شبكات عصبونية عميقة لإنشاء دماغ EVA.

كان على دماغ الروبوت أن يتعلم أولًا كيفية استخدام نظام العضلات الآلي المعقد لتوليد تعابير الوجه، ثم يتعلم كيف “قراءة” وجوه البشر لمحاكاة تعبيراتهم.

قام الفريق بتصوير EVA وهو يصنع وجوهًا عشوائية لعدة ساعات، ثم تعلم شبكة عصبونية داخلية لـ EVA ربط حركة العضلات مع مقاطع الفيديو، مما يعني أنها لديها فكرة عن كيفية عمل وجهها. ثم تم استخدام شبكة ثانية لمطابقة صورة الذات مع صورة وجه إنسان، وبعد عدة تعديلات، تمكنت EVA من قراءة إشارات الوجه البشري من كاميرا ومحاكاة التعبير نفسه.

يمكن استخدام هذا النوع من الروبوتات في أماكن مثل المستشفيات والمدارس والمنازل.

“هناك حد لمدى استطاعتنا نحن البشر المشاركة عاطفيًا مع روبوتات الدردشة القائمة على السحابة أو مكبرات الصوت الذكية المنزلية المنفصلة،” قال ليبسون. “يبدو أن أدمغتنا تستجيب جيدًا للروبوتات التي لها نوع من الحضور المادي القابل للتعرف.”

“الروبوتات متشابكة في حياتنا بطرق متزايدة، لذلك بناء الثقة بين البشر والآلات يصبح أكثر أهمية،” أضاف تشين.