Istraživači stvaraju autonomnog robota koji oponaša ljudske izraze

Istraživači u Creative Machines Labu pri Columbia Engineering razvili su novog autonomnog robota nazvanog EVA, koji ima meko i izražajno lice koje odgovara izrazima ljudi u blizini. 

Novo istraživanje bit će predstavljen 30. svibnja na konferenciji ICRA. Nacrti za robota dostupni su na Hardware-X.

Hod Lipson je profesor inovacija (strojarstvo) James and Sally Scapa i direktor Creative Machines Laba.

“Ideja za EVA-u oblikovala se prije nekoliko godina, kada smo moji studenti i ja počeli primjećivati ​​da roboti u našem laboratoriju bulje u nas kroz plastične, blistave oči”, rekao je Lipson.

Humaniziranje robota

Prema Lipsonu, primijetio je sličan trend u trgovinama mješovitom robom, gdje je promatrao robote koji obnavljaju zalihe koji su humanizirani sa stvarima poput bedževa s imenom.

“Činilo se da ljudi humaniziraju svoje robotske kolege dajući im oči, identitet ili ime”, rekao je. "Ovo nas je natjeralo da se zapitamo, ako oči i odjeća funkcioniraju, zašto ne napraviti robota koji ima super-izražajno i osjetljivo ljudsko lice?"

Robotičari već duže vrijeme rade na stvaranju uvjerljivih robotskih lica, no zadatak nije lak. Dijelovi tijela robota tradicionalno su se sastojali od metala ili tvrde plastike, koji su previše kruti da bi se pomicali na isti način kao ljudsko tkivo. Također je često bilo teško raditi s robotskim hardverom s obzirom na količinu strujnih krugova, senzora te teških i energetski intenzivnih motora. 

Izgradnja EVA

Projekt je započeo prije nekoliko godina u Lipsonovom laboratoriju kada je student dodiplomskog studija Zanwar Faraj vodio tim studenata koji su izradili fizički "stroj" robota. EVA je prvo konstruirana kao bestjelesna bista, a sada robot može izraziti šest osnovnih emocija ljutnje, gađenja, straha, radosti, tuge i iznenađenja. EVA također može izraziti druge nijansirane emocije oslanjajući se na umjetne "mišiće", koji su u obliku kabela i motora. Ovi umjetni mišići povlače određene točke na EVA-inom licu, što omogućuje robotu da oponaša pokrete više od 42 sićušna mišića koji su pričvršćeni za kožu i kosti ljudskih lica.

"Najveći izazov u stvaranju EVA-e bio je dizajn sustava koji je dovoljno kompaktan da stane unutar granica ljudske lubanje, a istovremeno je dovoljno funkcionalan da proizvede širok raspon izraza lica", rekao je Faraj.

Kako bi to riješili, istraživači su koristili 3D ispis za izradu dijelova složenih oblika, a oni su se mogli integrirati s EVA-inom lubanjom. 

“Jednog dana sam gledao svoja posla kada mi se EVA iznenada široko, prijateljski nasmiješila,” rekao je Lipson. “Znao sam da je to čisto mehanički, ali sam refleksno uzvraćao osmijeh.”

Programiranje AI 

Tim je zatim krenuo naprijed kako bi programirao AI koji je omogućio EVA-ine pokrete lica. Robot se oslanja na umjetnu inteligenciju dubokog učenja kako bi "čitao" i zatim oponašao izraze lica ljudi u blizini, a EVA uči putem pokušaja i pogrešaka dok gleda svoje videozapise. 

Prema Boyuan Chenu, Lipsonovom doktorantu koji je vodio softversku fazu, EVA-ini pokreti lica bili su presloženi da bi se njima upravljalo prema unaprijed definiranim pravilima, pa je nekoliko neuronskih mreža dubokog učenja korišteno za stvaranje EVA-inog mozga. 

Mozak robota prvo je trebao naučiti koristiti svoj složeni sustav mehaničkih mišića za generiranje izraza lica, a zatim je morao naučiti kako "čitati" ljudska lica da bi potom oponašao. 

Tim je satima snimao EVA-u kako nasumično pravi lica, a onda je EVA-ina unutarnja neuronska mreža naučila upariti pokrete mišića s video snimkom, što znači da je imala osjećaj kako njezino lice radi. Zatim je korištena druga mreža za usklađivanje vlastite slike o sebi s onom ljudskog lica, a nakon nekoliko prilagodbi, EVA je mogla čitati geste ljudskog lica s kamere i zatim odgovoriti oponašanjem istog izraza lica. 

Ove vrste robota mogu se koristiti na mjestima kao što su bolnice, škole i domovi. 

“Postoji ograničenje u tome koliko se mi ljudi možemo emocionalno angažirati s chatbotovima koji se temelje na oblaku ili zvučnicima pametne kuće bez tijela”, rekao je Lipson. "Čini se da naši mozgovi dobro reagiraju na robote koji imaju neku vrstu prepoznatljive fizičke prisutnosti."

"Roboti su isprepleteni u našim životima na sve veći broj načina, stoga je izgradnja povjerenja između ljudi i strojeva sve važnija", dodao je Chen.