New Wave-teknologi gør Android-følelser mere naturlige

For dem, der har interageret med en android, der ser utroligt menneskelig ud, rapporterer mange, at noget "føles af." Dette fænomen går ud over det blotte udseende - det er dybt forankret i, hvordan robotter udtrykker følelser og opretholder konsistente følelsesmæssige tilstande. Eller med andre ord, deres mangel på menneskelignende evner.

Mens moderne androider mesterligt kan replikere individuelle ansigtsudtryk, ligger udfordringen i at skabe naturlige overgange og bevare følelsesmæssig sammenhæng. Traditionelle systemer er stærkt afhængige af forudprogrammerede udtryk, svarende til at bladre gennem sider i en bog i stedet for at flyde naturligt fra den ene følelse til den næste. Denne stive tilgang skaber ofte en afbrydelse mellem det, vi ser, og det, vi opfatter som ægte følelsesmæssigt udtryk.

Begrænsningerne bliver særligt tydelige under længerevarende interaktioner. En android smiler måske perfekt i det ene øjeblik, men kæmper for naturligt at gå over i det næste udtryk, hvilket skaber en rystende oplevelse, der minder os om, at vi interagerer med en maskine i stedet for et væsen med ægte følelser.

En bølgebaseret løsning

Det er her nogle ny og vigtig forskning fra Osaka University kommer ind. Forskere har udviklet en innovativ tilgang, der fundamentalt gentænker, hvordan androider udtrykker følelser. I stedet for at behandle ansigtsudtryk som isolerede handlinger, ser denne nye teknologi dem som sammenkoblede bevægelsesbølger, der flyder naturligt hen over en androids ansigt.

Ligesom flere instrumenter blandes for at skabe en symfoni, kombinerer dette system forskellige ansigtsbevægelser – fra subtile vejrtrækningsmønstre til øjenblink – til en harmonisk helhed. Hver bevægelse er repræsenteret som en bølge, der kan moduleres og kombineres med andre i realtid.

Det, der gør denne tilgang innovativ, er dens dynamiske karakter. I stedet for at stole på forudindspillede sekvenser, genererer systemet udtryk organisk ved at overlejre disse forskellige bevægelsesbølger. Dette skaber et mere flydende og naturligt udseende, hvilket eliminerer robotovergangene, der ofte bryder illusionen om naturligt følelsesmæssigt udtryk.

Den tekniske innovation ligger i det, forskerne kalder "bølgeformmodulation". Dette gør det muligt for androidens indre tilstand direkte at påvirke, hvordan disse udtryksbølger manifesterer sig, hvilket skaber en mere autentisk forbindelse mellem robottens programmerede følelsesmæssige tilstand og dens fysiske udtryk.

Billedkredit: Hisashi Ishihara

Følelsesmæssig intelligens i realtid

Forestil dig at prøve at få en robot til at udtrykke, at den er ved at blive søvnig. Det handler ikke kun om hængende øjenlåg – det handler også om at koordinere flere subtile bevægelser, som mennesker ubevidst genkender som tegn på søvnighed. Dette nye system tackler denne komplekse udfordring gennem en genial tilgang til bevægelseskoordinering.

Dynamiske udtryksevner

Teknologien orkestrerer ni grundlæggende typer af koordinerede bevægelser, som vi typisk forbinder med forskellige ophidselsestilstande: vejrtrækning, spontane blink, skiftende øjenbevægelser, nikke, hovedrysten, sugende refleksion, pendulære nystagmus (rytmiske øjenbevægelser), hovedsidesving og gaben. .

Hver af disse bevægelser er styret af, hvad forskerne kalder en "henfaldende bølge" - et matematisk mønster, der bestemmer, hvordan bevægelsen udspiller sig over tid. Disse bølger er ikke tilfældige; de er omhyggeligt indstillet ved hjælp af fem nøgleparametre:

• amplitude: styrer hvor udtalt bevægelsen er
• Dæmpningsforhold: påvirker hvor hurtigt bevægelsen sætter sig
• Bølgelængde: bestemmer bevægelsens timing
• Oscillationscenter: sætter bevægelsens neutrale position
• Genaktiveringsperiode: styrer hvor ofte bevægelsen gentages

Intern Tilstandsrefleksion

Det, der gør dette system unikt, er, hvordan det forbinder disse bevægelser med robottens interne ophidselsestilstand. Når systemet indikerer en høj ophidselsestilstand (excitement), justeres visse bølgeparametre automatisk – for eksempel bliver vejrtrækningsbevægelser hyppigere og mere udtalte. I en lav ophidselsestilstand (søvnighed) kan du opleve langsommere, mere udtalte gabende bevægelser og lejlighedsvise nik med hovedet.

Systemet opnår dette gennem det, forskerne kalder "temporal management" og "postural management" moduler. Det tidsmæssige modul styrer, hvornår der sker bevægelser, mens det posturale modul sikrer, at alle ansigtskomponenterne arbejder naturligt sammen.

Hisashi Ishihara er hovedforfatter af denne forskning og lektor ved Institut for Mekanisk Teknik, Graduate School of Engineering, Osaka University.

"I stedet for at skabe overfladiske bevægelser," forklarer Ishihara, "kan videreudvikling af et system, hvor indre følelser afspejles i hver eneste detalje af en androids handlinger, føre til skabelsen af ​​androider, der opfattes som havende et hjerte."

Søvnigt humørudtryk på en børne-android-robot (Billedkredit: Hisashi Ishihara)

Forbedring i overgange

I modsætning til traditionelle systemer, der skifter mellem forudindspillede mimik, skaber denne tilgang jævne overgange ved løbende at justere disse bølgeparametre. Bevægelserne koordineres via et sofistikeret netværk, der sikrer, at ansigtsbevægelser fungerer naturligt sammen – ligesom et menneskes ansigtsbevægelser er ubevidst koordineret.

Forskerholdet demonstrerede dette gennem eksperimentelle forhold, der viste, hvordan systemet effektivt kunne formidle forskellige ophidselsesniveauer og samtidig bevare naturligt udseende udtryk.

Fremtidige implikationer

Udviklingen af ​​dette bølgebaserede følelsesmæssige udtrykssystem åbner fascinerende muligheder for menneske-robot interaktion, og kunne parres med teknologi som Indlejret AI i fremtiden. Mens nuværende androider ofte skaber en følelse af ubehag under længere tids interaktioner, kan denne teknologi hjælpe med at bygge bro over den uhyggelige dal – det ubehagelige rum, hvor robotter nærmest, men ikke helt, fremstår som menneskelige.

Det vigtigste gennembrud er at skabe ægte følelsesmæssigt nærvær. Ved at generere flydende, konteksttilpassede udtryk, der matcher interne tilstande, kunne androider blive mere effektive i roller, der kræver følelsesmæssig intelligens og menneskelig forbindelse.

Koichi Osuka fungerede som seniorforfatter og er professor ved Institut for Mekanisk Teknik ved Osaka University.

Som Osuka forklarer, kunne denne teknologi "i høj grad berige følelsesmæssig kommunikation mellem mennesker og robotter." Forestil dig sundhedsplejersker, der kan udtrykke passende bekymring, pædagogiske robotter, der viser entusiasme, eller servicerobotter, der formidler ægte tilsyneladende opmærksomhed.

Forskningen viser særligt lovende resultater i at udtrykke forskellige ophidselsesniveauer - fra højenergi-spænding til lav-energi-søvnighed. Denne evne kan være afgørende i scenarier, hvor robotter skal:

• Formidle årvågenhedsniveauer under langsigtede interaktioner
• Udtryk passende energiniveauer i terapeutiske omgivelser
• Match deres følelsesmæssige tilstand til den sociale kontekst
• Oprethold følelsesmæssig konsistens under længere samtaler

Systemets evne til at generere naturlige overgange mellem tilstande gør det særligt værdifuldt til applikationer, der kræver vedvarende interaktion mellem menneske og robot.

Ved at behandle følelsesmæssig udtryk som et flydende, bølgebaseret fænomen snarere end en række forprogrammerede tilstande, åbner teknologien mange nye muligheder for at skabe robotter, der kan interagere med mennesker på følelsesmæssigt meningsfulde måder. Forskerholdets næste skridt vil fokusere på at udvide systemets følelsesmæssige rækkevidde og yderligere forfine dets evne til at formidle subtile følelsesmæssige tilstande, hvilket påvirker, hvordan vi tænker på og interagerer med androider i vores dagligdag.