새로운 波 기반 기술, 안드로이드的情感表現을 더 자연스럽게

인간과 매우 유사한 안드로이드와 상호작용한 사람들은 종종 “어떤 것이 잘못되었다”는 느낌을 받습니다. 이 현상은 단순히 외모를 넘어서서 로봇이 情感을 표현하고 일관된 情感 상태를 유지하는 방식에 깊이 관련되어 있습니다. 즉, 인간과 같은 능력의 부족입니다.

현대의 안드로이드는 개별적인 얼굴 표정을 매우 잘 복제할 수 있지만, 자연스러운 전환과 情感 일관성을 유지하는 데에는 어려움이 있습니다. 전통적인 시스템은 사전 프로그래밍된 表情에 크게 의존하며, 이는 책의 페이지를 넘기듯이 하나의 情感에서 다른 情感으로 자연스럽게 흐르지 못합니다. 이러한剛性적인 접근 방식은 종종 우리가 보는 것과 진정한 情感 表現을 느끼는 것 사이에 단절을 생성합니다.

이 제한은 확장된 상호작용에서 특히 명백해집니다. 안드로이드는 한순간에 완벽하게 미소를 지을 수 있지만, 다음 表情으로 자연스럽게 전환하는 데에 어려움을 겪을 수 있습니다. 이는 우리가 기계와 상호작용하고 있음을 상기시키는 불쾌한 경험을 생성합니다.

波 기반 解決方案

大阪大學의 새로운 연구가 이 문제를 해결하는 데에 중요한 역할을 합니다. 과학자들은 안드로이드가 情感을 표현하는 방식을 근본적으로 재구성하는 혁신적인 접근 방식을 개발했습니다. 얼굴 表情을 분리된 동작으로 간주하는 대신, 이 새로운 기술은 그것들을 안드로이드의 얼굴에 자연스럽게 흐르는 움직임의 波로 간주합니다.

다양한 악기들이 교향곡을 생성하는 것과 마찬가지로, 이 시스템은 다양한 얼굴 움직임 – 호흡 패턴에서 눈 깜빡임까지 – 을 하나의 조화된 전체로 결합합니다. 각 움직임은 波로 표현될 수 있으며, 다른 波와 실시간으로 조합될 수 있습니다.

이 접근 방식의 혁신은 그 동적인 성질에 있습니다. 사전 녹음된 시퀀스에 의존하는 대신, 시스템은 이러한 다양한 움직임의 波를 조합하여 表情을 유기적으로 생성합니다. 이는 더 유연하고 자연스러운外観을 생성하며, 종종 자연스러운 情感 表現의 환상을 깨는 기계적인 전환을 제거합니다.

기술적인 혁신은 연구자들이 “波形 조작”이라고 부르는 것에 있습니다. 이는 안드로이드의 내부 상태가 직접적으로 이러한 表情의 波를 어떻게 나타내는지影响하는 것을 허용하며, 더 진정한 연결을 로봇의 프로그래밍된 情感 상태와 물리적 表現 사이에 생성합니다.

이미지 출처: Hisashi Ishihara

실시간 情感 지능

로봇이 졸린 것을 표현하려고 하는 것을 상상해 보십시오. 이는 단순히 눈꺼풀을 내리지는 않습니다. 또한 여러 가지 미묘한 움직임을 조정하는 것입니다. 이 새로운 시스템은 이러한 복잡한 도전에 대한 지능적인 접근 방식을 통해 이 문제를 해결합니다.

동적인 表現 能力

이 기술은 우리가 다양한 각성 상태와 관련된 9가지 기본적인 조정된 움직임을 조직합니다: 호흡, tự發적인 눈 깜빡임, 눈동자의 움직임, 졸음, 머리 흔들기, 빨아들이는 반사, 편두통(nystagmus), 머리 흔들기, 하품.

각각의 움직임은 연구자들이 “감소하는 波”라고 부르는 수학적 패턴에 의해 제어됩니다. 이는 움직임이 시간에 따라 어떻게 진행되는지를 결정합니다. 이러한 波는 임의적인 것이 아닙니다. 5가지 주요 매개변수를 사용하여 조심스럽게 조정됩니다:

• 진폭: 움직임의 크기를 제어합니다
• 감쇠 비율: 움직임이 얼마나 빠르게 안정되는지를 영향합니다
• 파장: 움직임의 타이밍을 결정합니다
• 진동 중심: 움직임의 중립 위치를 설정합니다
• 재활성화 기간: 움직임이 얼마나 자주 반복되는지를 제어합니다

내부 상태 반영

이 시스템이 돋보이는 것은 이러한 움직임을 로봇의 내부 각성 상태와 연결하는 방식입니다. 시스템이 높은 각성 상태(흥奮)를 나타낼 때, 특정 波 매개변수가 자동으로 조정됩니다. 예를 들어, 호흡 움직임이 더 자주 및 강조됩니다. 낮은 각성 상태(졸음)에서는 더 느리며 강조된 하품 움직임과 간헐적인 머리 끄덕임을 볼 수 있습니다.

시스템은 “시간 관리” 및 “자세 관리” 모듈을 통해 이를 달성합니다. 시간 모듈은 움직임이 발생하는 때를 제어하며, 자세 모듈은 모든 얼굴 구성 요소가 자연스럽게 협력하도록 합니다.

이 연구의 주도자이자 大阪大學 기계공학부 교수인 Hisashi Ishihara입니다.

Ishihara는 “표면적인 움직임을 생성하는 대신, 내부 감정을 안드로이드의 모든 행동의 세부에 반영하는 시스템의 추가 개발은 ‘마음’이 있는 안드로이드의 생성으로 이어질 수 있다”고 설명합니다.

아이 안드로이드 로봇의 졸린 기분 表現 (이미지 출처: Hisashi Ishihara)

전환의 개선

전통적인 시스템과는 달리, 사전 녹음된 表情 사이를 전환하는 대신, 이 접근 방식은 이러한 波 매개변수를 계속해서 조정하여 자연스러운 전환을 생성합니다. 움직임은 자연스럽게 협력하는 얼굴 동작을 보장하는 복잡한 네트워크를 통해 조정됩니다.

연구 팀은 이 시스템이 다양한 각성 수준을 효과적으로 전달하면서 자연스러운 表現을 유지하는 것을 실험적으로 보여주었습니다.

미래의 영향

이 波 기반的情感 表現 시스템의 개발은 인간-로봇 상호작용에 대한 새로운 가능성을 열어줍니다. 이는 Embodied AI와 같은 기술과 결합될 수 있으며, 현재의 안드로이드가 상호작용에서 종종 불쾌한 감정을 생성하는 것을 개선할 수 있습니다.

중요한 돌파구는 진정한 感情 존재를 생성하는 것입니다. 내부 상태와 일치하는 유연하고 상황에 맞는 表現을 생성함으로써, 안드로이드는 감성 지능과 인간 연결이 필요한 역할에서 더 효과적일 수 있습니다.

大阪大學 기계공학부 교수인 Koichi Osuka는 이 연구의 공동 저자입니다.

Osuka는 “이 기술은 인간과 로봇 사이의 感情 커뮤니케이션을 크게 풍부하게 할 수 있다”고 설명합니다. 예를 들어, 적절한 관심을 표현하는 헬스케어 동반자, 열정을 보여주는 교육 로봇, 또는 진정한 주의를 전달하는 서비스 로봇을 상상해 보십시오.

연구는 특히 다양한 각성 수준 – 높은 에너지의 흥奮에서 낮은 에너지의 졸음까지 – 를 표현하는 데에 특히 유망한 결과를 보여줍니다. 이 능력은 로봇이 다음 시나리오에서 필요할 때 중요할 수 있습니다:

• 장기 상호작용에서 경계 수준을 전달
• 치료 환경에서 적절한 에너지 수준을 표현
• 사회적 상황에 맞는 감정 상태를 일치
• 확장된 대화에서 감정 일관성을 유지

시스템의 자연스러운 전환 능력은 지속적인 인간-로봇 상호작용을 필요로 하는 응용 프로그램에 특히 가치 있습니다.

감정 表現을 波 기반 현象으로 간주하는 대신 사전 프로그래밍된 상태의 시리즈로 간주함으로써, 이 기술은 인간과 로봇이 감정적으로 의미 있는 방식으로 상호작용할 수 있는 로봇을 생성하는 데에 새로운 가능성을 열어줍니다. 연구 팀의 다음 단계는 시스템의 감정 범위를 확장하고 미묘한 감정 상태를 전달하는 능력을 더 tinh chỉnh하는 데에 초점을 둘 것입니다. 이는 우리가 안드로이드와 일상 생활에서 어떻게 상호작용하고 생각하는지에 영향을 미칠 것입니다.