Новая волновая технология делает эмоции андроидов более естественными

Для тех, кто взаимодействовал с андроидом, который выглядит невероятно похожим на человека, многие сообщают, что что-то “чувствуется неправильно”. Это явление выходит за рамки простого внешнего вида – оно глубоко укоренено в том, как роботы выражают эмоции и поддерживают последовательные эмоциональные состояния. Или, другими словами, их отсутствие человекообразных способностей.

Хотя современные андроиды могут мастерски воспроизводить отдельные выражения лица, проблема заключается в создании естественных переходов и поддержании эмоциональной последовательности. Традиционные системы сильно полагаются на предзапrogramмированные выражения, подобные листанию страниц книги, а не естественному переходу от одного эмоционального состояния к другому. Этот жесткий подход часто создает разрыв между тем, что мы видим, и тем, что мы воспринимаем как подлинное эмоциональное выражение.

Ограничения становятся особенно очевидными во время длительных взаимодействий. Андроид может идеально улыбаться в один момент, но испытывать трудности с естественным переходом к следующему выражению, создавая резкий опыт, который напоминает нам, что мы взаимодействуем с машиной, а не с существом с подлинными эмоциями.

Волновое решение

Именно здесь появляется новое и важное исследование Осакского университета. Ученые разработали инновационный подход, который фундаментально переосмысливает, как андроиды выражают эмоции. Вместо того, чтобы рассматривать выражения лица как изолированные действия, эта новая технология рассматривает их как взаимосвязанные волны движения, которые естественно протекают по лицу андроида.

Как и несколько инструментов объединяются, чтобы создать симфонию, эта система объединяет различные движения лица – от тонких дыхательных паттернов до моргания глаз – в гармоничное целое. Каждое движение представлено как волна, которая может быть модулирована и объединена с другими в реальном времени.

Что делает этот подход инновационным, так это его динамическая природа. Вместо того, чтобы полагаться на предзаписанные последовательности, система генерирует выражения органически, накладывая эти разные волны движения. Это создает более жидкий и естественный вид, устраняя роботизированные переходы, которые часто нарушают иллюзию естественного эмоционального выражения.

Техническая инновация заключается в том, что исследователи называют “модуляцией волны”. Это позволяет внутреннему состоянию андроида напрямую влиять на то, как эти волны выражения проявляются, создавая более аутентичную связь между программированным эмоциональным состоянием робота и его физическим выражением.

Изображение предоставлено: Хисаси Исихара

Эмоциональный интеллект в реальном времени

Представьте, что вы пытаетесь сделать робота, чтобы он выразил, что он устал. Это не только о опущенных веках – это также о координации нескольких тонких движений, которые люди бессознательно распознают как признаки усталости. Эта новая система решает эту сложную задачу через изобретательный подход к координации движений.

Динамические возможности выражения

Технология оркестрирует девять фундаментальных типов координированных движений, которые мы обычно ассоциируем с разными состояниями возбуждения: дыхание, спонтанное моргание, подвижные движения глаз, кивание, покачивание головы, сосредоточенное размышление, пендюлярный нистагм (ритмические движения глаз), покачивание головы и зевание.

Каждое из этих движений контролируется тем, что исследователи называют “затухающей волной” – математическим паттерном, который определяет, как движение проходит во времени. Эти волны не случайны; они тщательно настроены с помощью пяти ключевых параметров:

• Амплитуда: контролирует, насколько выражено движение
• Коэффициент затухания: влияет на то, как быстро движение стабилизируется
• Длина волны: определяет время движения
• Центр колебаний: устанавливает нейтральное положение движения
• Период реактивации: контролирует, как часто движение повторяется

Внутреннее состояние отражения

Что делает эту систему выдающейся, так это то, как она связывает эти движения с внутренним состоянием возбуждения робота. Когда система указывает на высокое состояние возбуждения (волнение), определенные параметры волны автоматически корректируются – например, дыхательные движения становятся более частыми и выраженными. В состоянии низкого возбуждения (сонливость) вы можете увидеть более медленные, более выраженные зевания и случайные кивания головы.

Система достигает этого через то, что исследователи называют “временным управлением” и “постурным управлением” модулями. Временной модуль контролирует, когда происходят движения, в то время как постурный модуль обеспечивает, чтобы все компоненты лица работали вместе естественно.

Хисаси Исихара является ведущим автором этого исследования и доцентом кафедры механической инженерии, аспирантуры инженерии, Осакского университета.

“Вместо создания поверхностных движений”, объясняет Исихара, “дальнейшее развитие системы, в которой внутренние эмоции отражаются во всех деталях действий андроида, может привести к созданию андроидов, воспринимаемых как имеющие сердце”.

Выражение сонливого настроения на андроиде-ребенке (Изображение предоставлено: Хисаси Исихара)

Улучшение переходов

В отличие от традиционных систем, которые переключаются между предзаписанными выражениями, этот подход создает плавные переходы, непрерывно корректируя эти параметры волны. Движения координируются через сложную сеть, которая обеспечивает, чтобы действия лица работали вместе естественно – подобно тому, как движения лица человека бессознательно координируются.

Исследовательская группа продемонстрировала это через экспериментальные условия, показывающие, как система может эффективно передавать разные уровни возбуждения, сохраняя при этом естественные выражения.

Будущие последствия

Разработка этой волновой системы эмоционального выражения открывает увлекательные возможности для взаимодействия человека и робота и может быть объединена с технологиями, такими как Embodied AI в будущем. Хотя текущие андроиды часто создают чувство дискомфорта во время длительных взаимодействий, эта технология может помочь преодолеть “долину неуютности” – то неудобное пространство, где роботы кажутся почти, но не совсем, человеческими.

Ключевым прорывом является создание подлинного эмоционального присутствия. Генерируя жидкие, контекстно-адаптированные выражения, соответствующие внутренним состояниям, андроиды могли бы стать более эффективными в ролях, требующих эмоционального интеллекта и человеческой связи.

Коити Осука служил старшим автором и является профессором кафедры механической инженерии Осакского университета.

Как объясняет Осука, эта технология “может значительно обогатить эмоциональную коммуникацию между людьми и роботами”. Представьте себе компаньонов в здравоохранении, которые могут выражать соответствующую заботу, роботов-образователей, которые показывают энтузиазм, или сервисных роботов, которые передают подлинно-видимую внимательность.

Исследование демонстрирует особенно перспективные результаты в выражении разных уровней возбуждения – от высокоэнергетического волнения до низкоэнергетической сонливости. Эта способность может быть решающей в сценариях, где роботы нуждаются в:

• Передаче уровня бдительности во время длительных взаимодействий
• Выражении подходящих энергетических уровней в терапевтических условиях
• Совпадении их эмоционального состояния с социальным контекстом
• Поддержании эмоциональной последовательности во время длительных разговоров

Способность системы генерировать естественные переходы между состояниями делает ее особенно ценной для приложений, требующих устойчивого взаимодействия человека и робота.

Относясь к эмоциональному выражению как к жидкому, волновому явлению, а не к серии предзапrogramмированных состояний, технология открывает многие новые возможности для создания роботов, которые могут взаимодействовать с людьми эмоционально осмысленными способами. Следующие шаги исследовательской группы будут сосредоточены на расширении эмоционального диапазона системы и дальнейшем совершенствовании ее способности передавать тонкие эмоциональные состояния, влияя на то, как мы будем думать и взаимодействовать с андроидами в нашей повседневной жизни.