Հետազոտողները ստեղծել են ինքնավար ռոբոտ, որը նմանակում է մարդու արտահայտություններին

Columbia Engineering-ի Creative Machines Lab-ի հետազոտողները մշակել են նոր ինքնավար ռոբոտ, որը կոչվում է EVA, որն ունի փափուկ և արտահայտիչ դեմք, որը համապատասխանում է մոտակա մարդկանց արտահայտություններին: 

Նոր հետազոտություն նախատեսվում է ներկայացնել մայիսի 30-ին ICRA համաժողովում։ Ռոբոտի նախագծերը բաց կոդով են Hardware-X-ում:

Հոդ Լիփսոնը Ջեյմս և Սալի Սքապա նորարարության պրոֆեսոր է (մեխանիկական ճարտարագիտություն) և Creative Machines Lab-ի տնօրեն:

«ԵՎԱ-ի գաղափարը ձևավորվեց մի քանի տարի առաջ, երբ ես և իմ ուսանողները սկսեցինք նկատել, որ մեր լաբորատորիայի ռոբոտները նայում էին մեզ պլաստիկ, գուգլի աչքերով», - ասաց Լիփսոնը:

Մարդկային ռոբոտներ

Ըստ Լիփսոնի, նա նմանատիպ միտում է նկատել մթերային խանութներում, որտեղ նա նկատում էր, որ համալրում էին ռոբոտները, որոնք մարդկայնացված էին այնպիսի բաներով, ինչպիսիք են անվանական նշանները:

«Մարդիկ կարծես մարդկայնացնում էին իրենց ռոբոտ գործընկերներին՝ տալով նրանց աչքեր, ինքնություն կամ անուն», - ասաց նա: «Սա մեզ ստիպեց մտածել, որ եթե աչքերն ու հագուստն աշխատում են, ինչո՞ւ չստեղծել ռոբոտ, որն ունի գերարտահայտիչ և արձագանքող մարդկային դեմք»:

Ռոբոտիստներն արդեն բավական երկար ժամանակ աշխատում են համոզիչ ռոբոտային դեմքեր ստեղծելու ուղղությամբ, բայց խնդիրը հեշտ չէ։ Մարմնի ռոբոտային մասերը ավանդաբար բաղկացած են եղել մետաղից կամ կոշտ պլաստիկից, որոնք չափազանց կոշտ են՝ շարժվելու համար այնպես, ինչպես մարդու հյուսվածքը: Ռոբոտային սարքավորումների հետ աշխատելը նույնպես հաճախ դժվար է եղել՝ հաշվի առնելով սխեմաների, սենսորների և էներգատար և ծանր շարժիչների քանակը: 

EVA-ի կառուցում

Նախագիծը սկսվել է մի քանի տարի առաջ Լիփսոնի լաբորատորիայում, երբ բակալավրիատի ուսանող Զանվար Ֆարաջը ուսանողների թիմին առաջնորդեց ռոբոտի ֆիզիկական «մեքենան» կառուցելու համար: EVA-ն սկզբում կառուցվել է որպես անմարմին կիսանդրի, և այժմ ռոբոտը կարող է արտահայտել վեց հիմնական զգացմունքներ՝ զայրույթ, զզվանք, վախ, ուրախություն, տխրություն և զարմանք: EVA-ն կարող է նաև արտահայտել այլ նրբերանգ զգացմունքներ՝ հենվելով արհեստական ​​«մկանների» վրա, որոնք մալուխների և շարժիչների տեսքով են: Այս արհեստական ​​մկանները ձգում են EVA-ի դեմքի կոնկրետ կետեր, ինչը ռոբոտին հնարավորություն է տալիս ընդօրինակել ավելի քան 42 փոքրիկ մկանների շարժումները, որոնք կցված են մարդու դեմքի մաշկին և ոսկորներին:

«ԵՎԱ-ի ստեղծման ամենամեծ մարտահրավերը այնպիսի համակարգի նախագծումն էր, որը բավականաչափ կոմպակտ էր, որպեսզի տեղավորվեր մարդու գանգի սահմաններում՝ միևնույն ժամանակ բավականաչափ ֆունկցիոնալ՝ դեմքի արտահայտությունների լայն շրջանակ ստեղծելու համար», - ասաց Ֆարաջը:

Այս խնդիրը լուծելու համար հետազոտողները օգտագործել են 3D տպագրություն՝ բարդ ձևերով մասեր ստեղծելու համար, և դրանք կարողացել են ինտեգրվել EVA-ի գանգի հետ: 

«Մի օր ես մտածում էի իմ սեփական գործի մասին, երբ EVA-ն հանկարծ ինձ մեծ, ընկերական ժպիտ պարգեւեց», - ասաց Լիփսոնը: «Ես գիտեի, որ դա զուտ մեխանիկական է, բայց ես նկատեցի, որ ռեֆլեքսորեն ժպտում էի»:

AI-ի ծրագրավորում 

Այնուհետև թիմը առաջ շարժվեց՝ ծրագրավորելու արհեստական ​​ինտելեկտը, որը թույլ էր տալիս EVA-ի դեմքի շարժումները: Ռոբոտը հենվում է AI-ի խորը ուսուցման վրա՝ «կարդալու» և այնուհետև ընդօրինակելու մոտակայքում գտնվող մարդկանց արտահայտությունները, իսկ EVA-ն սովորում է փորձի և սխալի միջոցով, երբ դիտում է իր տեսանյութերը: 

Համաձայն Բոյուան ​​Չենի՝ Լիփսոնի ասպիրանտ, ով ղեկավարում էր ծրագրային ապահովման փուլը, EVA-ի դեմքի շարժումները չափազանց բարդ էին նախապես սահմանված կանոններով կառավարվելու համար, ուստի մի քանի խորը ուսուցման նեյրոնային ցանցեր օգտագործվեցին EVA-ի ուղեղը ստեղծելու համար: 

Ռոբոտի ուղեղը նախ պետք է սովորեր օգտագործել մեխանիկական մկանների իր բարդ համակարգը՝ դեմքի արտահայտություններ ստեղծելու համար, իսկ հետո պետք է սովորեր, թե ինչպես «կարդալ» մարդկանց դեմքերը՝ ընդօրինակելու համար: 

Թիմը ժամերով նկարահանել է EVA-ին պատահական դեմքեր պատրաստելիս, և այնուհետև EVA-ի ներքին նեյրոնային ցանցը սովորել է զուգակցել մկանների շարժումը տեսանյութի հետ, ինչը նշանակում է, որ այն գիտակցում է, թե ինչպես է գործում իր դեմքը: Երկրորդ ցանցն այնուհետև օգտագործվեց՝ իր սեփական պատկերը մարդու դեմքի պատկերին համապատասխանեցնելու համար, և մի քանի ճշգրտումներից հետո, EVA-ն կարողացավ կարդալ մարդու դեմքի ժեստերը տեսախցիկից, այնուհետև պատասխանել՝ ընդօրինակելով դեմքի նույն արտահայտությունը: 

Այս տեսակի ռոբոտները կարող են օգտագործվել այնպիսի վայրերում, ինչպիսիք են հիվանդանոցները, դպրոցները և տները: 

«Կա սահմանափակում, թե մենք՝ մարդիկ, որքան կարող ենք էմոցիոնալ ներգրավվել ամպի վրա հիմնված չաթ-բոտերի կամ խելացի տան անմարմին բարձրախոսների հետ», - ասաց Լիփսոնը: «Մեր ուղեղը, կարծես, լավ է արձագանքում ռոբոտներին, որոնք ունեն որոշակի ճանաչելի ֆիզիկական ներկայություն»:

«Ռոբոտները մեր կյանքում միահյուսվում են աճող թվով ձևերով, ուստի մարդկանց և մեքենաների միջև վստահության ձևավորումը գնալով ավելի կարևոր է», - ավելացրեց Չենը: