新浪潮技术使得安卓机器人情感表达更自然

对于那些与看起来非常像人类的安卓机器人互动过的人来说，很多人报告说感觉有些“不对劲”。这种现象不仅仅是外表的问题，而是深深地植根于机器人如何表达情感和保持一致的情感状态。或者说，他们缺乏类似人类的能力。

虽然现代安卓机器人可以完美地复制单个面部表情，但挑战在于创建自然的过渡和保持情感的一致性。传统的系统严重依赖预编程的表情，就像翻书页一样，而不是自然地从一种情感流向另一种。这僵硬的方法经常在我们看到的东西和我们认为是真实的情感表达之间制造出断裂。

这些限制在长时间的互动中变得尤为明显。一个安卓机器人可能在一刻完美地微笑，但在转换到下一个表情时会遇到困难，制造出一种令人震惊的体验，提醒我们我们正在与机器而不是具有真实情感的生物互动。

基于波的解决方案

这就是大阪大学的一些新研究的用处。科学家们开发了一种创新方法，重新构想了安卓机器人如何表达情感。与其将面部表情视为孤立的动作，这种新技术将它们视为自然流动在安卓机器人面部上的相互连接的运动波。

就像多种乐器融合在一起创造出交响乐一样，这个系统将各种面部运动——从微妙的呼吸模式到眼眨——结合成一个和谐的整体。每个运动都被表示为一个可以在实时中被调制和与其他运动结合的波。

这种方法的创新之处在于其动态性质。与其依赖预先录制的序列，这个系统通过叠加这些不同的运动波来有机地生成表情。这创造出一种更流畅、更自然的外观，消除了机器人过渡的幻觉，这种过渡往往打破了自然情感表达的幻觉。

技术创新在于所谓的“波形调制”。这允许安卓机器人的内部状态直接影响这些表达波的表现，创造出机器人编程的情感状态和其物理表达之间更真实的联系。

图片来源：石原久志

实时情感智能

想象一下，让机器人表达它感到困倦。它不仅仅是关于眼睑下垂，还包括协调多个微妙的运动，人类无意识地将其识别为困倦的迹象。这种新系统通过对运动协调的巧妙方法来解决这个复杂的挑战。

动态表达能力

该技术编排了九种基本的协调运动，我们通常将其与不同的唤醒状态联系起来：呼吸、自发眨眼、眼球运动、点头、头部摇晃、吸吮反射、节律眼球运动、头部侧摆和哈欠。

每个运动都由研究人员所谓的“衰减波”控制——一个决定运动随时间展开的数学模式。这些波不是随机的；它们使用五个关键参数进行精心调节：

• 振幅: 控制运动的强度
• 阻尼比: 影响运动的衰减速度
• 波长: 决定运动的时序
• 振荡中心: 设置运动的中性位置
• 重新激活周期: 控制运动的重复频率

内部状态反映

该系统的突出之处在于它如何将这些运动与机器人的内部唤醒状态联系起来。当系统指示高唤醒状态（兴奋）时，某些波参数会自动调整——例如，呼吸运动变得更加频繁和明显。在低唤醒状态（困倦）下，您可能会看到更慢、更明显的哈欠运动和偶尔的头部点头。

该系统通过所谓的“时间管理”和“姿势管理”模块来实现这一点。时间模块控制运动何时发生，而姿势模块确保所有面部组件自然地协同工作。

石原久志是该研究的首席作者，也是大阪大学机械工程系的副教授。

“与其制造表面运动，”石原解释说，“进一步开发一个系统，使内部情感在安卓机器人的每个细节中得到反映，这可能会导致创造出被认为具有心灵的安卓机器人。”

孩子机器人在困倦情绪下的表情（图片来源：石原久志）

过渡的改进

与传统系统不同，这种方法通过不断调整这些波参数来创建平滑的过渡。运动通过一个复杂的网络协调，这个网络确保面部动作自然地协同工作——就像人类的面部运动无意识地协调一样。

研究团队通过实验条件展示了该系统如何有效地传达不同的唤醒水平，同时保持自然的表情。

未来影响

这种基于波的情感表达系统的发展开启了人类-机器人互动的迷人可能性，并可能在未来与类似于体化人工智能的技术结合。虽然当前的安卓机器人在长时间的互动中经常产生一种不适感，但这种技术可能有助于弥合不适谷——即机器人看起来几乎但又不完全像人类的空间。

关键的突破在于创造真实的、情感上的存在感。通过生成流畅、上下文相关的表达来匹配内部状态，安卓机器人可以在需要情感智能和人际联系的角色中变得更加有效。

大坂晋也是该研究的资深作者，并且是大阪大学机械工程系的教授。

正如大坂所解释的，这项技术“可以极大地丰富人类和机器人之间的情感交流”。想象一下，医疗陪伴机器人可以表达适当的关心，教育机器人可以表现出热情，或者服务机器人可以传达真实的关注。

研究表明，在表达不同的唤醒水平方面——从高能量的兴奋到低能量的困倦——具有特别有前途的结果。这种能力在机器人需要：

• 在长时间的互动中传达警觉水平
• 在治疗环境中表达适当的能量水平
• 将其情绪状态与社会背景相匹配
• 在长时间的对话中保持情绪的一致性

该系统能够生成自然的状态转换，使其特别适用于需要持续的人机互动的应用。

通过将情感表达视为流动的、基于波的现象，而不是一系列预编程的状态，这项技术为创造能够以情感上有意义的方式与人类互动的机器人开启了许多新的可能性。研究团队的下一步将集中于扩展系统的情感范围，并进一步完善其传达微妙的情感状态的能力，从而影响我们如何思考和与日常生活中的安卓机器人互动。