الروبوتات
باحثون يصنعون روبوتًا مستقلًا يقلد تعابير الإنسان
قام باحثون في مختبر الآلات الإبداعية في جامعة كولومبيا بتطوير روبوت مستقل جديد يسمى EVA، والذي يتمتع بوجه ناعم ومتجاوب يطابق تعابير البشر القريبين.
من المقرر تقديم البحث في 30 مايو في مؤتمر ICRA. تم إتاحة مخططات الروبوت مفتوحة المصدر على Hardware-X.
هود ليبسون هو أستاذ جيمس وسالي سكابا للابتكار (هندسة ميكانيكية) ومدير مختبر الآلات الإبداعية.
“بدأت فكرة EVA تتخذ شكلها قبل بضع سنوات، عندما لاحظت أنا وطلابي أن الروبوتات في مختبرنا كانت تنظر إلينا من خلال عيون بلاستيكية كبيرة،” قال ليبسون.
تجسيد الروبوتات
وفقًا لليبسون، لاحظ اتجاهًا مشابهًا في محلات البقالة، حيث لاحظ روبوتات إعادة التعبئة التي تم تجسيدها بأشياء مثل بطاقات التعريف.
“يبدو أن الناس يجسدون زملاءهم الروبوتيين من خلال منحهم عيون أو هوية أو اسمًا،” قال. “هذا جعلنا نتساءل، إذا كانت العيون والملابس تعمل، فلماذا لا نصنع روبوتًا يمتلك وجهًا بشريًا فائق التعبير والاستجابة؟”
لقد عمل روبوتيون لوقت طويل على إنشاء وجوه روبوتية مقنعة، ولكن المهمة ليست سهلة. كانت الأجزاء الروبوتية تقليدية تتكون من معدن أو بلاستيك قاس، والتي تكون قاسية جدًا للحركة بنفس الطريقة مثل الأنسجة البشرية. كما كان العتاد الروبوتي غالبًا صعبًا العمل معه نظرًا لكمية الدوائر والمتحسسات والمحركات التي تستهلك طاقة كبيرة وتكون ثقيلة.
https://www.youtube.com/watch?v=STx2HMHJFY8&t=3s
بناء EVA
بدأت المشروع قبل بضع سنوات في مختبر ليبسون عندما قاد الطالب زانوار فرج فريقًا من الطلاب لإنشاء آليات الروبوت الفعلية. تم بناء EVA في البداية كتمثال نصف مجسم، والآن يمكن للروبوت التعبير عن ستة مشاعر أساسية هي الغضب والاشمئزاز والخوف والفرح والحزن والدهشة. يمكن لـ EVA التعبير أيضًا عن مشاعر أكثر دقة من خلال الاعتماد على عضلات اصطناعية، والتي تأتي في شكل كابلات ومحركات. تسحب هذه العضلات الاصطناعية على نقاط محددة على وجه EVA، مما يتيح للروبوت تقليدها لحركات أكثر من 42 عضلة صغيرة متصلة بالجلد والعظام في الوجوه البشرية.
“كان التحدي الأكبر في إنشاء EVA هو تصميم نظام يحتوي على حجم مناسب ليتناسب مع حدود الجمجمة البشرية مع الحفاظ على وظيفته لإنشاء مجموعة واسعة من التعبيرات الوجهية،” قال فرج.
للتغلب على هذا، استخدم الباحثون الطباعة ثلاثية الأبعاد لإنشاء أجزاء ذات أشكال معقدة، والتي يمكن دمجها مع جمجمة EVA.
“كنت أهتم بشؤوني الخاصة يومًا ما عندما أبدى EVA فجأة ابتسامة كبيرة وودية،” قال ليبسون. “كنت أعرف أنها كانت آليًا خالصًا، لكنني وجدت نفسي أبتسم بشكل انعكاسي.
برمجة الذكاء الاصطناعي
ثم تقدم الفريق لبرمجة الذكاء الاصطناعي الذي يتيح حركات الوجه لـ EVA. يعتمد الروبوت على الذكاء الاصطناعي العميق لقراءة تعابير البشر القريبين ثم تقليدها، 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 لـ EVA معقدة جدًا بحيث لا يمكن حكمها بقواعد محددة مسبقًا، لذلك تم استخدام شبكات عصبونية عميقة متعددة لإنشاء دماغ EVA.
كان على دماغ الروبوت أن يتعلم أولًا كيفية استخدام نظام العضلات الآلي المعقد لتوليد تعابير الوجه، ثم يتعلم كيف “يقرأ” وجوه البشر لتقليدها.
قام الفريق بتصوير EVA وهو يصنع وجوهًا عشوائية لعدة ساعات، ثم تعلم شبكة عصبونية داخلية لـ EVA ربط حركة العضلات بالصور الفيديوية، مما يعني أن لديها فكرة عن كيفية عمل وجهها. ثم تم استخدام شبكة ثانية لمطابقة صورة الذات مع صورة وجه بشري، وبعد عدة تعديلات، تمكنت EVA من قراءة إشارات الوجه البشري من الكاميرا والاستجابة بتقليدها.
يمكن استخدام هذا النوع من الروبوتات في أماكن مثل المستشفيات والمدارس والمنازل.
“هناك حد لمدى إمكانية تفاعلنا العاطفي مع روبوتات الدردشة المعتمدة على السحابة أو متحدثي المنزل الذكيين غير المحددين،” قال ليبسون. “يبدو أن أدمغتنا تستجيب جيدًا للروبوتات التي تمتلك بعض النوع من الحضور المادي القابل للتعرف.
“الروبوتات متشابكة في حياتنا بطرق متزايدة، لذلك بناء الثقة بين البشر والآلات يصبح أكثر أهمية،” أضاف تشين.
