शोधकर्ता ने स्वायत्त रोबोट बनाया जो मानवीय अभिव्यक्तियों की नकल करता है

कोलम्बिया इंजीनियरिंग के क्रिएटिव मशीन्स लैब में शोधकर्ताओं ने एक नए स्वायत्त रोबोट को विकसित किया है, जिसे ईवीए कहा जाता है, जिसका चेहरा नरम और अभिव्यक्तिपूर्ण है और यह आसपास के मानवों की अभिव्यक्तियों को मेल खाता है।

यह नया अध्ययन 30 मई को आईसीआरए सम्मेलन में प्रस्तुत किया जाने वाला है। रोबोट के निर्माण के लिए आवश्यक योजनाएं हार्डवेयर-एक्स पर ओपन-सोर्स हैं।

हॉड लिपसन जेम्स और सैली स्कापा प्रोफेसर ऑफ इनोवेशन (मैकेनिकल इंजीनियरिंग) और क्रिएटिव मशीन्स लैब के निदेशक हैं।

“ईवीए का विचार कुछ साल पहले बना था, जब मेरे छात्रों और मैंने हमारी प्रयोगशाला में रोबोटों को देखा, जो हमें प्लास्टिक, गूगली आंखों से देख रहे थे,” लिपसन ने कहा।

रोबोट्स को मानवीय बनाना

लिपसन के अनुसार, उन्होंने एक समान रुझान को किराने की दुकानों में देखा, जहां उन्होंने पुनःस्थापन रोबोटों को देखा, जिन्हें नाम बैज जैसी चीजों से मानवीय बनाया गया था।

“लोग अपने रोबोटिक सहयोगियों को आंखों, पहचान, या नाम देकर उन्हें मानवीय बना रहे थे,” उन्होंने कहा। “यह हमें सोचने पर मजबूर किया कि अगर आंखें और कपड़े काम करते हैं, तो क्यों न एक रोबोट बनाया जाए जिसका चेहरा सुपर-अभिव्यक्तिपूर्ण और प्रतिक्रियाशील हो?”

रोबोटिक्स विशेषज्ञ लंबे समय से रोबोटिक चेहरों को बनाने की कोशिश कर रहे हैं, लेकिन यह काम आसान नहीं है। रोबोटिक शरीर के अंगों में परंपरागत रूप से धातु या कठोर प्लास्टिक शामिल होते हैं, जो मानव ऊतक की तरह ही हिल नहीं सकते। रोबोटिक हार्डवेयर में भी अक्सर सर्किट, सेंसर और शक्तिशाली मोटर्स के कारण काम करना मुश्किल होता है।

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ईवीए का निर्माण

परियोजना लिपसन की प्रयोगशाला में कई साल पहले शुरू हुई थी, जब अंडरग्रेजुएट छात्र ज़ांवर फ़राज ने छात्रों की एक टीम का नेतृत्व किया था जिसने रोबोट की भौतिक “मशीनरी” बनाई थी। ईवीए को पहले एक अलग सिर के रूप में बनाया गया था, और अब रोबोट छह मूलभूत भावनाओं – क्रोध, घृणा, डर, आनंद, दुख और आश्चर्य – को व्यक्त कर सकता है। ईवीए कृत्रिम “मांसपेशियों” पर निर्भर करके अन्य सूक्ष्म भावनाओं को भी व्यक्त कर सकता है, जो केबल और मोटर्स के रूप में हैं। इन कृत्रिम मांसपेशियों को ईवीए के चेहरे के विशिष्ट बिंदुओं पर खींचा जाता है, जिससे रोबोट मानव चेहरों से जुड़ी 42 से अधिक छोटी मांसपेशियों की गति की नकल कर सकता है।

“ईवीए बनाने में सबसे बड़ी चुनौती एक ऐसी प्रणाली को डिज़ाइन करना था जो मानव खोपड़ी की सीमाओं के भीतर फिट होने के लिए पर्याप्त कॉम्पैक्ट थी, लेकिन अभी भी विभिन्न चेहरे की अभिव्यक्तियों का उत्पादन करने के लिए पर्याप्त कार्यात्मक थी,” फ़राज ने कहा।

इस समस्या को हल करने के लिए, शोधकर्ताओं ने जटिल आकारों वाले भागों को बनाने के लिए 3डी प्रिंटिंग का उपयोग किया, और वे ईवीए के खोपड़ी के साथ एकीकृत किए जा सकते थे।

“मैं एक दिन अपने काम में व्यस्त था जब ईवीए ने मुझे एक बड़ी मुस्कराहट दी,” लिपसन ने कहा। “मुझे पता था कि यह पूरी तरह से यांत्रिक था, लेकिन मैंने खुद को मुस्कराते हुए पाया।”

एआई को प्रोग्राम करना

टीम ने तब ईवीए की चेहरे की गतिविधियों को सक्षम करने वाले एआई को प्रोग्राम करने के लिए आगे बढ़ा। रोबोट गहरे शिक्षण एआई पर निर्भर करता है जो आसपास के मानवों की अभिव्यक्तियों को “पढ़ता” है और फिर उनकी नकल करता है, और ईवीए अपने वीडियो को देखकर सीखता है।

लिपसन के पीएचडी छात्र बोयुआन चेन के अनुसार, जिन्होंने सॉफ्टवेयर चरण का नेतृत्व किया, ईवीए की चेहरे की गतिविधियों को निर्धारित नियमों द्वारा शासित करने के लिए बहुत जटिल था, इसलिए ईवीए के मस्तिष्क को बनाने के लिए कई गहरे शिक्षण न्यूरल नेटवर्क का उपयोग किया गया था।

रोबोट के मस्तिष्क को पहले अपने जटिल यांत्रिक मांसपेशियों के प्रणाली का उपयोग करके चेहरे की अभिव्यक्तियों को उत्पन्न करना सीखना था, और फिर यह सीखना था कि मानव चेहरों को “पढ़ने” और फिर उनकी नकल करने के लिए।

टीम ने ईवीए को घंटों तक यादृच्छिक चेहरे बनाते हुए फिल्माया, और फिर ईवीए का आंतरिक न्यूरल नेटवर्क मांसपेशियों की गति को वीडियो फुटेज के साथ जोड़ना सीखा, जिसका अर्थ है कि इसके पास अपने चेहरे के संचालन की समझ थी। एक दूसरा नेटवर्क तब उपयोग किया गया था ताकि यह अपने स्व-छवि को मानव चेहरे के साथ मिलाने के लिए, और कई समायोजन के बाद, ईवीए एक कैमरे से मानव चेहरे की गतिविधियों को पढ़ सकता था और फिर उसी चेहरे की अभिव्यक्ति की नकल करके प्रतिक्रिया कर सकता था।

इस तरह के रोबोट अस्पतालों, स्कूलों, और घरों जैसे स्थानों पर उपयोग किए जा सकते हैं।

“हमारे दिमाग बादल-आधारित चैटबॉट या विच्छिन्न स्मार्ट-होम स्पीकर्स के साथ भावनात्मक रूप से जुड़ने की सीमा है,” लिपसन ने कहा। “हमारे दिमाग उन रोबोटों के लिए अच्छी प्रतिक्रिया देते हैं जिनकी कुछ पहचानने योग्य भौतिक उपस्थिति है।”

“रोबोट हमारे जीवन में बढ़ती संख्या में तरीकों से जुड़े हुए हैं, इसलिए मानवों और मशीनों के बीच विश्वास बनाना बढ़ती महत्ता है,” चेन ने जोड़ा।