新しい波の技術がAndroidの感情をより自然にする

人間に非常に似ているアンドロイドと交流したことがある人の多くは、何かが「おかしい」と報告しています。この現象は単なる外見にとどまらず、ロボットが感情を表現し、一貫した感情状態を維持する方法に深く根ざしています。言い換えれば、 人間のような能力.

現代のアンドロイドは個々の表情を巧みに再現できますが、自然な遷移を作り出し、感情の一貫性を維持することが課題です。従来のシステムは、感情から感情へと自然に流れるのではなく、本のページをめくるのと同じように、事前にプログラムされた表情に大きく依存しています。この硬直したアプローチは、私たちが見るものと、本物の感情表現として認識するものとの間に乖離を生み出すことがよくあります。

この限界は、長時間のやり取りの際に特に顕著になります。アンドロイドは、ある瞬間は完璧に微笑んでも、次の表情に自然に移行するのに苦労し、本物の感情を持った人間ではなく機械とやり取りしていることを思い出させる不快な体験を生み出します。

波動ベースのソリューション

ここでは、 新しい重要な研究 大阪大学の研究がここに登場します。科学者たちは、アンドロイドが感情を表現する方法を根本的に再考する革新的なアプローチを開発しました。この新しい技術は、顔の表情を独立した動作として扱うのではなく、アンドロイドの顔に自然に流れる相互につながった動きの波として捉えます。

複数の楽器が融合して交響曲を奏でるように、このシステムは、微妙な呼吸パターンからまばたきまで、さまざまな顔の動きを調和のとれた全体に組み合わせます。それぞれの動きは、リアルタイムで調整したり、他の動きと組み合わせたりできる波として表現されます。

このアプローチが革新的なのは、そのダイナミックな性質です。事前に記録されたシーケンスに頼るのではなく、システムはさまざまな動きの波を重ね合わせることで、有機的に表情を生成します。これにより、より滑らかで自然な外観が生まれ、自然な感情表現の幻想を壊してしまうロボットのような遷移がなくなります。

この技術革新は、研究者が「波形変調」と呼ぶものにあります。これにより、アンドロイドの内部状態がこれらの表現の波の現れ方に直接影響を与えることが可能になり、ロボットのプログラムされた感情状態と身体表現との間に、より本物のつながりが生まれます。

画像クレジット：石原久

リアルタイムの感情知能

ロボットに眠くなってきたことを表現させようと想像してみてください。まぶたを垂らすだけではなく、人間が無意識に眠気の兆候として認識する複数の微妙な動きを調整する必要があります。この新しいシステムは、動きの調整に対する独創的なアプローチを通じて、この複雑な課題に取り組んでいます。

ダイナミックな表現力

この技術は、呼吸、自発的な瞬き、目の動き、居眠り、首を振る、吸う反射、振子性眼振（リズミカルな眼球運動）、頭を横に振る、あくびなど、私たちが通常さまざまな覚醒状態と関連付ける 9 つの基本的な協調動作を調整します。

これらの動きは、研究者が「減衰波」と呼ぶものによって制御されています。減衰波とは、時間の経過とともに動きがどのように展開するかを決定する数学的パターンです。これらの波はランダムではなく、次の 5 つの主要なパラメータを使用して慎重に調整されています。

• 振幅： 動きの強さを制御する
• 減衰比: 動きがどれだけ早く落ち着くかに影響する
• 波長： 動きのタイミングを決定する
• 振動中心: 動きのニュートラル位置を設定します
• 再活性化期間: 動きを繰り返す頻度を制御する

内部状態の反映

このシステムが際立っているのは、これらの動きをロボットの内部覚醒状態にリンクさせる方法です。システムが覚醒度が高い状態 (興奮) を示すと、特定の波形パラメータが自動的に調整されます。たとえば、呼吸の動きがより頻繁かつ顕著になります。覚醒度が低い状態 (眠気) では、よりゆっくりとした、より顕著なあくびの動きや、時折のうなずきが見られるかもしれません。

このシステムは、研究者が「時間管理」モジュールと「姿勢管理」モジュールと呼ぶものを通じてこれを実現します。時間モジュールは動きが発生するタイミングを制御し、姿勢モジュールは顔のすべての構成要素が自然に連動するようにします。

石原尚志氏は本研究の筆頭著者であり、大阪大学大学院工学研究科機械工学専攻の准教授です。

「表面的な動きを作るのではなく、アンドロイドの行動の細部にまで内面的な感情が反映されるようなシステムをさらに開発することで、心を持っていると感じられるアンドロイドの誕生につながる可能性がある」と石原氏は説明する。

子供用アンドロイドロボットの眠そうな表情（画像提供：石原久）

トランジションの改善

事前に記録された表情を切り替える従来のシステムとは異なり、このアプローチでは、これらの波形パラメータを継続的に調整することで、スムーズな遷移を実現します。動きは、人間の顔の動きが無意識に調整されるのと同じように、顔の動きが自然に連動するようにする高度なネットワークを通じて調整されます。

研究チームは、システムが自然な表情を維持しながら、さまざまな覚醒レベルを効果的に伝えることができることを示す実験条件を通じてこれを実証しました。

将来の影響

この波動ベースの感情表現システムの開発は、次のような魅力的な可能性を切り開きます。 人間とロボットの相互作用、 そして、次のような技術と組み合わせることもできる。 具現化されたAI 将来的には、現在のアンドロイドは長時間のやり取りで不安感を抱かせることが多いが、この技術は不気味の谷、つまりロボットが人間に似ているようで似ていないという不快な空間を乗り越えるのに役立つ可能性がある。

鍵となるブレークスルーは、本物の感情的な存在感を生み出すことです。内部状態に合った流動的で状況に適した表現を生成することで、アンドロイドは感情的知性と人間とのつながりを必要とする役割をより効果的に果たせるようになります。

大須賀公一氏は主任著者であり、大阪大学工学部機械工学科の教授です。

大須賀氏の説明によると、この技術は「人間とロボットの間の感情的なコミュニケーションを大幅に豊かにする可能性があります」。適切な気遣いを表現できるヘルスケアコンパニオン、熱意を示す教育ロボット、または本物の気配りを伝えるサービスロボットを想像してみてください。

この研究は、高エネルギーの興奮から低エネルギーの眠気まで、さまざまな覚醒レベルを表現する上で特に有望な結果を示しています。この機能は、ロボットが以下のことを行う必要があるシナリオで非常に重要になる可能性があります。

• 長期的なやりとり中に警戒レベルを伝える
• 治療現場で適切なエネルギーレベルを表現する
• 感情状態を社会的文脈に合わせる
• 長時間の会話でも感情の一貫性を保つ

状態間の自然な遷移を生成するシステムの能力は、人間とロボットの持続的な相互作用を必要とするアプリケーションにとって特に価値があります。

感情表現を一連のあらかじめプログラムされた状態としてではなく、流動的で波動的な現象として扱うことで、この技術は、人間と感情的に意味のある方法で関わることができるロボットを作成するための多くの新しい可能性を切り開きます。研究チームの次のステップは、システムの感情の範囲を拡大し、微妙な感情状態を伝える能力をさらに洗練させることに重点を置き、日常生活でアンドロイドについて考え、アンドロイドと関わる方法に影響を与えます。