كيف يمنح العلماء الروبوتات حواس اللمس الشبيهة بالبشر

هناك مشهد كابوسي في فيلم غييرمو ديل تورو عام 2006 متاهة بان حيث نواجه مخلوقًا بشريًا شريرًا يسمى الرجل الشاحب. مع عدم وجود عيون في رأسه الوحشي الخالي من الشعر، يرى الرجل الشاحب، الذي يشبه فولدمورت بلا عيون، بمساعدة مقل العيون المغروسة في راحتي يديه. باستخدام هذه الزوائد العينية المعززة، التي يحملها أمام وجهه الخالي من العيون مثل النظارات، يستطيع الرجل الشاحب التصور والتحرك عبر محيطه.

يصف هذا إلى حد ما العمل الذي يقوم به الباحثون في مختبر بريستول للروبوتات في المملكة المتحدة - وإن كان ذلك بدون جانب الرعب الجسدي المرعب بالكامل. فقط في حالتهم، لا يمتلك بديل الرجل الشاحب مجرد عين واحدة في راحة كل يد؛ لديه واحدة في كل إصبع.

"في السنوات الأربع أو الخمس الماضية، حدث تغيير في مجال الاستشعار عن طريق اللمس والروبوتات [في شكل] التحرك نحو استخدام الكاميرات لأجهزة الاستشعار". البروفيسور ناثان ليبورا، الذي يقود مجموعة أبحاث الروبوتات اللمسية المكونة من 15 عضوًا في مختبر بريستول للروبوتات، لـ Digital Trends. "يسمى هذا الاستشعار البصري والبصري عن طريق اللمس. السبب الذي تم اكتشافه هو أن هناك فهمًا لأهمية المعلومات عالية الدقة يعد المحتوى من أطراف الأصابع أمرًا بالغ الأهمية للذكاء الاصطناعي [المطلوب] للتحكم فيه الأنظمة."

تمت تغطية الاتجاهات الرقمية لأول مرة أعمال ليبورا في عام 2017، واصفًا نسخة مبكرة من مشروع فريقه بأنها "تتكون من كاميرا ويب مثبتة في طرف إصبع ناعم مطبوع ثلاثي الأبعاد يتتبع الدبابيس الداخلية، مصمم ليعمل مثل مستقبلات اللمس في الإنسان أطراف الأصابع.

ومنذ ذلك الحين، تقدم العمل بشكل مطرد. وتحقيقا لهذه الغاية، الفريق مؤخرا نشرت بحثا جديدا الكشف عن أحدث الخطوات في المشروع: إنشاء جلد ملموس مطبوع ثلاثي الأبعاد قد يعطي يومًا ما الأيدي الاصطناعية أو الروبوتات المستقلة تتمتع بحاسة اللمس بشكل أكثر انسجاما مع الإنسان من لحم ودم الأيدي.

تتكون الشبكة المطبوعة ثلاثية الأبعاد من حليمات تشبه الدبوس والتي تحاكي بنية الجلد المماثلة الموجودة بين طبقات البشرة الخارجية وطبقات الجلد الداخلية على جلد الإنسان. يمكن أن تنتج هذه الإشارات العصبية الاصطناعية، والتي، عند قياسها، تشبه تسجيلات الخلايا العصبية الحقيقية التي تمكن المستقبلات الميكانيكية في الجسم من تحديد شكل وضغط الأشياء أو الأسطح متى لمست.

"عندما أجرينا هذه المقارنة بين الإشارات الصادرة من أطراف أصابعنا الاصطناعية والبيانات الحقيقية، وجدنا أ تطابق متشابه جدًا بين مجموعتي البيانات، مع نفس النوع من التلال والوديان [الموجودة في كليهما]". شرح.

قد يؤدي الجمع بين معلومات مستقبلات الجلد المطبوعة ثلاثية الأبعاد والبيانات المأخوذة من الكاميرات الصغيرة المدمجة إلى تحقيق ذلك الآمال، تكون المفتاح لفتح حلم طويل الأمد في الذكاء الاصطناعي والروبوتات: الإحساس الاصطناعي بالذكاء الاصطناعي يلمس.

الحواس الخمس كلها

في حين أن كل الباحثين قد لا يوافقون على ذلك بالضرورة، فربما يكون الهدف الأساسي الأوسع للذكاء الاصطناعي هو التكرار الذكاء البشري (أو على الأقل القدرة على تنفيذ جميع المهام التي يستطيع البشر القيام بها) داخل أ حاسوب. وهذا يعني اكتشاف طرق لإعادة إنشاء الحواس الخمس – البصر، والسمع، والشم، والتذوق، واللمس – في شكل برمجي. عندها فقط يمكن إجراء اختبارات محتملة للذكاء العام الاصطناعي، مثل الاختبار المقترح.اختبار القهوة(يجب أن يكون الروبوت الذكي حقًا قادرًا على الدخول إلى المنزل، والحصول على المكونات والمكونات الضرورية اللازمة لصنع فنجان من القهوة).

حتى الآن، تم إحراز الكثير من الاهتمام والتقدم عندما يتعلق الأمر بالتعرف على الصور والصوت. تم إيلاء اهتمام أقل، ولكن لا يزال البعض، للرائحة والذوق. يمكن لأجهزة الاستشعار الذكية المجهزة بالذكاء الاصطناعي التعرف على مئات الروائح المختلفة في قاعدة البيانات من خلال تطوير "الأنف الرقمي.” أجهزة اختبار الذوق الرقمي، قادرة على إعطاء تدابير موضوعية فيما يتعلق بالنكهة، هي أيضا موضوع التحقيق. لكن اللمس يظل بعيد المنال إلى حد مثير.

قال ليبورا: "نحن ندرك بشكل أكثر وعيًا مجالات مثل الرؤية"، موضحًا سبب تركيز الباحثين في كثير من الأحيان على أماكن أخرى. "ولهذا السبب، فإننا نولي أهمية أكبر لها فيما يتعلق بما نقوم به كل يوم. ولكن عندما يتعلق الأمر باللمس، فإننا في معظم الأوقات لا ندرك أننا نستخدمه. وبالتأكيد ليس الأمر بهذه الأهمية. ومع ذلك، إذا قمت بإزالة حاسة اللمس لديك، فستكون يديك عديمة الفائدة تمامًا. لا يمكنك فعل أي شيء معهم."

هذا لا يعني أن الروبوتات ابتعدت عن التفاعل مع الأشياء في العالم الحقيقي. لأكثر من نصف قرن، تم استخدام الروبوتات الصناعية ذات محاور الحركة المحدودة والإجراءات البسيطة مثل الإمساك والتدوير في خطوط تجميع المصانع. في مراكز تلبية طلبات أمازون، تلعب الروبوتات دورًا حاسمًا في ضمان إمكانية إجراء عملية التسليم في يوم واحد. بفضل الاستحواذ على شركة الروبوتات Kiva عام 2012، تضم مستودعات أمازون جيوشًا من الروبوتات الصندوقية المشابهة للروبوتات. Roombas الكبيرة التي تتجول حول أرفف المنتج، وتنقلها إلى "الملتقطين" البشريين لاختيار العناصر المناسبة من.

ومع ذلك، في حين أن هاتين العمليتين تقللان بشكل كبير الوقت الذي يستغرقه البشر لإكمال هذه المهام ومن دون مساعدة، تؤدي هذه الروبوتات وظائف محدودة فقط، مما يترك للبشر القيام بقدر كبير من الدقة عمل.

هناك سبب وجيه لذلك: على الرغم من أن التعامل الماهر هو أمر يعتبره معظم البشر أمرا مفروغا منه، إلا أنه أمر صعب للغاية بالنسبة للآلات. اللمسة الإنسانية دقيقة للغاية. يمتلك الجلد بنية ميكانيكية معقدة للغاية، مع وجود الآلاف من النهايات العصبية في أطراف الأصابع وحدها، مما يسمح بحساسية عالية الدقة للتفاصيل الدقيقة والضغط. يمكننا أن نشعر بأيدينا بالاهتزازات، والحرارة، والشكل، والاحتكاك، والملمس - حتى العيوب على مستوى أقل من المليمتر أو حتى الميكرون. (للحصول على رؤية بسيطة ومنخفضة الدقة لمدى صعوبة الحياة مع قدرات اللمس المحدودة، انظر إلى مدى سلاسة قضاء يوم واحد أثناء ارتداء قفازات سميكة. من المحتمل أنك تمزقها قبل وقت طويل من منتصف الصباح!)

ردود الفعل الحسية

وقال ليبورا: "إن الشيء الذي يمنح البشر تلك المرونة والبراعة هو ردود الفعل الحسية التي نحصل عليها". "أثناء قيامنا بمهمة ما، نحصل على ردود فعل حسية من البيئة. بالنسبة للبراعة، عندما نستخدم أيدينا، فإن ردود الفعل الحسية المهيمنة هي حاسة اللمس لدينا. إنه يمنحنا محتوى عالي الدقة وغني بالمعلومات والأحاسيس والمعلومات حول بيئتنا لتوجيه أعمالنا.

سيتطلب حل هذه المشكلة تقدمًا في كل من الأجهزة والبرامج: قابضات روبوتية أكثر مرونة وحاذقة تتمتع بقدرات فائقة للتعرف على ما تلمسه والتصرف وفقًا لذلك. سوف تساعد المكونات الأصغر والأرخص. على سبيل المثال، تعود الأساليب المتبعة في التعامل مع الروبوتات التي تستخدم الكاميرات لإدراك العالم إلى سبعينيات القرن العشرين على الأقل، مع مشاريع مثل مشروع جامعة إدنبرة. روبوت فريدي الرائد. ومع ذلك، في الآونة الأخيرة فقط أصبحت الكاميرات صغيرة بما يكفي بحيث يمكن وضعها في قطعة من الأجهزة بحجم إصبع الإنسان. قال ليبورا: "قبل خمس سنوات، كان عرض أصغر كاميرا يمكن شراؤها بضعة سنتيمترات". "الآن يمكنك شراء كاميرات يبلغ حجمها [بضعة] ملليمترات فقط."

لا يزال هناك الكثير من العمل الذي يتعين القيام به قبل أن يتم دمج ابتكارات مثل استشعار أطراف الأصابع الناعمة في الروبوتات لمنحها قدرات الاستشعار عن طريق اللمس. ولكن عندما يحدث هذا، فسوف يغير قواعد اللعبة ــ سواء بالنسبة لبناء الروبوتات القادرة على تنفيذ عدد أكبر من المهام المهام الشاملة في مكان العمل (فكر في مستودع أمازون الآلي بالكامل) أو حتى العمل في وظائف "عالية اللمس" مثل الأداء أدوار الرعاية.

ومع تزايد اندماج الروبوتات في الحياة كما نعرفها، ستصبح القدرة على التفاعل بأمان مع من حولها أكثر أهمية. منذ عام 1979، عندما أصبح روبرت ويليامز، وهو عامل مصنع في ميشيغان، أول شخص في التاريخ يقتل على يد روبوت، تم فصل الروبوتات عن البشر في كثير من الأحيان كإجراء احترازي للسلامة. ومن خلال منحهم القدرة على اللمس بأمان، يمكننا البدء في كسر هذا الحاجز.

قوة اللمس

هناك أدلة تشير إلى أن الروبوتات، من خلال القيام بذلك، قد تعزز قبولها من قبل البشر. إن الكائنات الحية، سواء البشرية أو غيرها، تتلامس مع بعضها البعض كوسيلة للتواصل الاجتماعي - وليس فقط بطريقة جنسية. يمكن أن تصاب القرود الصغيرة المحرومة من الاتصال اللمسي بشخصية الأم بالتوتر وسوء التغذية. عند البشر، التربيتة على الظهر تجعلنا نشعر بالارتياح. الدغدغة تجعلنا نضحك. يمكن أن تؤدي اللمسة اليدوية القصيرة من أمين المكتبة إلى تقييمات أكثر إيجابية للمكتبة، وما شابه ذلك من "البساطة" اللمسات يمكن أن تجعلنا نعطي إكرامية أكثر في مطعم، أو ننفق المزيد من المال في مطعم، أو نقيم "الملامس" على أنه أكثر جذاب.

إحدى الدراسات حول الموضوع، ورقة بحثية عام 2009 بعنوان “الجلد كعضو اجتماعي"، يشير إلى أن: "بشكل عام، تميل أبحاث علم الأعصاب الاجتماعي إلى التركيز على القنوات البصرية والسمعية باعتبارها طرقًا للمعلومات الاجتماعية. ومع ذلك، نظرًا لأن الجلد هو موقع الأحداث والعمليات الحاسمة للطريقة التي نفكر بها ونشعر بها ونتفاعل مع بعضنا البعض، فإن اللمس يمكن أن يتوسط التصورات الاجتماعية بطرق مختلفة." من شأنه أن يثير اللمس من الروبوت مشاعر إيجابية فينا، مما يجعلنا نشعر بمزيد من الولع تجاه الآلات أو غير ذلك يطمئننا؟ إنه ممكن تمامًا.

دراسة واحدة من بين 56 شخصًا يتفاعلون مع ممرضة آلية، وجد المشاركون أن المشاركين أبلغوا عن إيجابية بشكل عام استجابة ذاتية للمس الذي يبدأه الروبوت، سواء كان ذلك لتنظيف بشرتهم أو تقديم المساعدة لهم راحة. وهناك بحث آخر أحدث بعنوان "القوة المقنعة التي يتمتع بها الروبوت اللمس"، استكشف هذا الموضوع أيضًا.

"[أظهرت الأبحاث السابقة] أن الأشخاص يعاملون أجهزة الكمبيوتر بأدب، وهو سلوك يبدو للوهلة الأولى غير معقول تجاه أجهزة الكمبيوتر". لورا كونولد، أستاذ مساعد في كلية علم النفس في التصميم المرتكز على الإنسان للأنظمة الاجتماعية الرقمية في جامعة الرور بوخوم الألمانية، قال لـ Digital Trends. "بما أن الروبوتات لها أجسام مادية، فقد تساءلت عما إذا كانت التأثيرات الإيجابية مثل الحالات العاطفية الإيجابية أو الامتثال، والتي تُعرف من خلال اللمس بين الأشخاص البحث، يمكن أيضًا استنباطه عن طريق اللمس من الروبوت. وأشارت: "البشر - الطلاب في عملنا - منفتحون عمومًا على إيماءات اللمس غير الوظيفية من أ إنسان آلي. لقد كانوا مستمتعين بشكل عام ووصفوا هذه اللفتة بأنها لطيفة وغير ضارة.

نظرًا لأن تفاعلات الروبوتات أصبحت أكثر شيوعًا، فمن المرجح أن يكون اللمس جانبًا مهمًا لقبولهم الاجتماعي. كما كتب جورج إليوت (لا ينبغي أن يقال، على وجه التحديد عن الروبوتات) في ميدل مارش"من سيقيس دقة تلك اللمسات التي تنقل جودة الروح والجسد؟"

الروبوتات تزداد قدرة في كل وقت. منذ عدة سنوات، قام معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ببناء روبوت ناعم دقيق بما فيه الكفاية ليتمكن من القيام بذلك قبض على سمكة حية ثم أطلقها كما تسبح في الخزان. يمكن أيضًا لروبوتات قطف الفاكهة والخضروات التعرف على الفاكهة والخضراوات ثم قطفها المنتجات الحساسة مثل الطماطم دون سحقهم في باساتا. ونأمل أن يصبحوا قريبًا موثوقين بما يكفي لفعل الشيء نفسه بالأيدي البشرية.

وبفضل مثل هذا العمل الذي ينفذه الباحثون في مختبر بريستول للروبوتات، فإنهم يقتربون طوال الوقت.

توصيات المحررين

• جوائز Digital Trends Tech For Change CES 2023
• كيف سنعرف متى يصبح الذكاء الاصطناعي واعيًا بالفعل؟
• العمارة الخوارزمية: هل يجب أن نسمح للذكاء الاصطناعي تصميم المباني بالنسبة لنا؟
• استشعار العاطفة موجود هنا، ويمكن أن يكون في مقابلة العمل القادمة
• المعرض العالمي 2.0: مهمة إحياء أعظم معرض للتكنولوجيا على الإطلاق