Новая Волна Технологий Делает Эмоции Андроида Более Натуральными

Для тех, кто взаимодействовал с андроидом, который выглядит невероятно похожим на человека, многие сообщают, что что-то “чувствуется не так”. 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 человеко-podobных 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 одной эмоции к другой. 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 разрыв, который напоминает нам, что мы взаимодействуем с машиной, а не с существом с подлинными эмоциями.

Волно-Основанное Решение

Именно здесь появляется новое и важное исследование из Университета Осаки. 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 текут 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 режиме реального времени.

Что делает этот подход инновационным, так это его динамическая природа. Вместо того, чтобы полагаться на предзаписанные последовательности, система генерирует выражения органически, накладывая эти различные 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 формы волны”. Это позволяет внутреннему состоянию андроида напрямую влиять на то, как эти волны выражения проявляются, создавая более аутентичную связь между запрограммированным эмоциональным состоянием робота и его физическим выражением.

Изображение предоставлено: Hisashi Ishihara

Эмоциональный Интеллект В Реальном Времени

Представьте, что вы пытаетесь заставить робота выразить, что он становится сонным. Это не только о опущении век – это также о координации нескольких тонких движений, которые люди бессознательно распознают как признаки сонливости. 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 различными состояниями возбуждения: дыхание, спонтанное моргание, подвижные движения глаз, кивание, покачивание головы, отражение, пендюлярный нистагм (ритмические движения глаз), покачивание головы и зевание.

Каждое из этих движений контролируется тем, что исследователи называют “угасающей 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 демпфирования: 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

Отражение Внутреннего Состояния

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 регулируются – например, дыхательные движения становятся более частыми и выраженными. В состоянии низкого возбуждения (сонливости) вы можете увидеть более медленные, более выраженные движения зевания и случайное кивание головы.

Система достигает этого благодаря тому, что исследователи называют “временным управлением” и “постурным управлением” модулями. Временной модуль контролирует, когда происходят движения, а постурный модуль обеспечивает, чтобы все компоненты лица работали вместе естественно.

Hisashi Ishihara является ведущим автором этого исследования и доцентом кафедры механической инженерии, аспирантуры инженерии, Университета Осаки.

“Вместо создания поверхностных движений”, объясняет Ishihara, “дальнейшее развитие системы, в которой внутренние эмоции отражаются в каждой детали действий андроида, может привести к созданию андроидов, воспринимаемых как имеющих сердце”.

Выражение сонного настроения на андроиде (Изображение предоставлено: Hisashi Ishihara)

Улучшение Переходов

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

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

Будущие Последствия

Разработка этой волно-основанной 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 неудобства” – это неудобное пространство, где роботы выглядят почти, но не совсем, как люди.

Ключевым прорывом является создание подлинного эмоционального присутствия. Генерируя жидкие, контекстно-адекватные выражения, которые соответствуют внутренним состояниям, андроиды могут стать более эффективными в ролях, требующих эмоционального интеллекта и человеческой связи.

Koichi Osuka служил старшим автором и является профессором кафедры механической инженерии Университета Осаки.

Как объясняет Osuka, эта технология “может значительно обогатить эмоциональную связь между людьми и роботами”. Представьте себе компаньонов в здравоохранении, которые могут выражать соответствующую заботу, образовательные роботы, которые показывают энтузиазм, или сервисные роботы, которые передают, казалось бы, искреннее внимание.

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

• Передаче уровней бдительности во время долгосрочных взаимодействий
• Выражении соответствующих 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.

Рассматривая эмоциональное выражение как жидкое, волно-основанное явление, а не как ряд предзапрограммированных состояний, технология открывает многие новые возможности для создания роботов, которые могут взаимодействовать с людьми эмоционально значимым образом. Следующие шаги исследовательской команды будут сосредоточены на расширении диапазона эмоций 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.