Нова хвильова технологія робить емоції андроїдів більш природними

Для тих, хто взаємодіє з андроїдом, який виглядає надзвичайно людським, багато хто повідомляє, що щось “чується не так”. Це явище виходить за рамки простого вигляду – воно глибоко корениться в тому, як роботи виражають емоції та підтримують сталий емоційний стан. Інакше кажучи, їхня відсутність людських можливостей.

Хоча сучасні андроїди можуть майстерно відтворювати окремі вирази обличчя, проблема полягає в створенні природних переходів та підтриманні емоційної спадності. Традиційні системи сильно залежать від попередньо запрограмованих виразів, подібно до того, як ви листаєте сторінки книги, а не течете природно від однієї емоції до наступної. Цей жорсткий підхід часто створює розрив між тим, що ми бачимо, і тим, що ми сприймаємо як справжнє емоційне вираження.

Обмеження стають особливо очевидними під час тривалих взаємодій. Андроїд може ідеально посміятися в одному моменті, але буде боротися з природним переходом до наступного виразу, створюючи розчаровуючий досвід, який нагадує нам, що ми взаємодіємо з машиною, а не з істотою з справжніми емоціями.

Хвильове рішення

Саме тут з’являється нова і важлива дослідницька робота з Осакського університету. Ученні розробили інноваційний підхід, який фундаментально переосмислює, як андроїди виражають емоції. Замість того, щоб розглядати вирази обличчя як окремі дії, ця нова технологія розглядає їх як взаємопов’язані хвилі руху, які течуть природно по обличчю андроїда.

Як і кілька інструментів поєднуються, щоб створити симфонію, ця система поєднує різні рухи обличчя – від тонких патернів дихання до мигання очей – в гармонійну цілість. Кожен рух представлений як хвиля, яку можна модулювати та поєднувати з іншими в режимі реального часу.

Що робить цей підхід інноваційним, так це його динамічна природа. Замість того, щоб покладатися на попередньо записані послідовності, система генерує вирази органічно, накладаючи ці різні хвилі руху. Це створює більш рідинну та природну появу, усуваючи роботизовані переходи, які часто розривають ілюзію природного емоційного вираження.

Технічна інновація полягає в тому, що дослідники називають “модуляцією хвилі”. Це дозволяє внутрішньому стану андроїда безпосередньо впливати на те, як ці хвилі вираження проявляються, створюючи більш автентичну зв’язок між програмованим емоційним станом робота та його фізичним вираженням.

Зображення за допомогою Hisashi Ishihara

Емоційний інтелект в режимі реального часу

Представіть собі спробу змусити робота виразити, що він став сонним. Це не тільки про опущення повік – це також про координацію декількох тонких рухів, які люди несвідомо розпізнають як ознаки сонливості. Ця нова система підходить до цієї складної задачі через винахідливий підхід до координації руху.

Динамічні можливості вираження

Технологія оркеструє дев’ять фундаментальних типів координованих рухів, які ми зазвичай асоціюємо з різними станами збудження: дихання, спонтанне мигання, рухливі рухи очей, кивання, похитування головою, висмоктування, пендюлярний нистагм (ритмічні рухи очей), похитування головою та зевання.

Кожен з цих рухів контролюється тим, що дослідники називають “знижуваною хвилею” – математичним законом, який визначає, як рух відбувається з плином часу. Ці хвилі не випадкові; вони ретельно налаштовані за допомогою п’яти ключових параметрів:

• Амплітуда: контролює, наскільки виразний рух
• Коефіцієнт демпфування: впливає на те, як швидко рух стабілізується
• Хвильова довжина: визначає час руху
• Центр коливань: встановлює нейтральне положення руху
• Період реактивації: контролює, як часто рух повторюється

Внутрішнє відображення стану

Що робить цю систему видатною, так це те, як вона пов’язує ці рухи з внутрішнім станом збудження робота. Коли система вказує на високий стан збудження (захват), певні параметри хвилі автоматично調уються – наприклад, рухи дихання стають частішими та виразнішими. У низькому стані збудження (сонливість) ви можете побачити повільніші, більш виразні рухи зевання та періодичне похитування головою.

Система досягає цього завдяки тому, що дослідники називають “тимчасовим управлінням” та “постуральним управлінням” модулів. Тимчасовий модуль контролює, коли відбуваються рухи, тоді як постуральний модуль забезпечує, щоб усі компоненти обличчя працювали разом природно.

Hisashi Ishihara є головним автором цієї дослідницької роботи та асоційованим професором кафедри механічної інженерії, аспірантури інженерії Осакського університету.

“Замість створення поверхневих рухів”, пояснює Ісіхара, “далі розвиток системи, в якій внутрішні емоції відображаються в кожній деталі дій андроїда, міг би привести до створення андроїдів, які сприймаються як ті, що мають серце”.

Вираз сонливості на дитячому роботі-андроїді (Зображення за допомогою Hisashi Ishihara)

Покращення переходів

На відміну від традиційних систем, які перемикаються між попередньо записаними виразами, цей підхід створює гладкі переходи, безперервно регулюючи ці параметри хвилі. Рухи координуються через складну мережу, яка забезпечує, щоб дії обличчя працювали разом природно – подібно до того, як рухи обличчя людини несвідомо координуються.

Дослідницька команда продемонструвала це через експериментальні умови, які показали, як система могла ефективно передавати різні рівні збудження, зберігаючи при цьому природні вирази.

Майбутні наслідки

Розробка цієї хвильової системи емоційного вираження відкриває багато цікавих можливостей для взаємодії людини та робота та могла бути поєднана з технологією, такою як Embodied AI в майбутньому. Хоча сучасні андроїди часто створюють відчуття незручності під час тривалих взаємодій, ця технологія могла б допомогти подолати долину незручності – той незручний простір, де роботи виглядають майже, але не зовсім, людськими.

Ключовий прорив полягає у створенні справжнього емоційного присутності. Генеруючи рідинні, контекстно-придатні вирази, які відповідають внутрішнім станам, андроїди могли б стати більш ефективними в ролях, які вимагають емоційного інтелекту та людської взаємодії.

Koichi Osuka служив старшим автором і є професором кафедри механічної інженерії Осакського університету.

Як Осука пояснює, ця технологія “могла б суттєво збагатити емоційну комунікацію між людьми та роботами”. Представіть собі компаньйонів у сфері охорони здоров’я, які можуть виразити відповідну турботу, освітніх роботів, які показують ентузіазм, або сервісних роботів, які передають справжню уважність.

Дослідження демонструє особливо перспективні результати у вираженні різних рівнів збудження – від високої енергії до низької енергії. Ця здатність могла б бути важливою в сценаріях, коли роботам потрібно:

• Передавати рівень cảnhності під час тривалих взаємодій
• Виражати відповідні рівні енергії в терапевтичних умовах
• Збігаючи свій емоційний стан з соціальним контекстом
• Зберігати емоційну спадність під час тривалих розмов

Спроможність системи генерувати природні переходи між станами робить її особливо цінною для застосунків, які вимагають тривалої взаємодії людини та робота.

Розглядуючи емоційне вираження як рідинну, хвильову явище, а не серію попередньо запрограмованих станів, технологія відкриває багато нових можливостей для створення роботів, які можуть взаємодіяти з людьми емоційно значущим чином. Наступні кроки дослідницької команди будуть зосереджені на розширенні емоційного діапазону системи та подальшому удосконаленні її здатності передавати тонкі емоційні стани, впливаючи на те, як ми будемо думати про та взаємодіяти з андроїдами в нашому повсякденному житті.