Kuidas teadlased annavad robotitele inimlikke kombatavaid meeli

Seal on painajalik stseen Guillermo del Toro 2006. aasta filmis Paani labürint milles seisame silmitsi kurjakuulutava humanoid-olendiga, keda kutsutakse Kahvatu meheks. Silmadeta Voldemorti meenutav kahvatu mees oma koletises karvutu peas näeb silmadeta peopesadesse paigutatud silmamunade abil. Kasutades neid okulaaridega suurendatud lisandeid, mida ta hoiab oma silmadeta näo ees nagu prille, suudab Kahvatu mees ümbritsevat visualiseerida ja selles liikuda.

See kirjeldab teatud määral tööd, mida teevad Ühendkuningriigi Bristoli robootikalabori teadlased – ehkki ilma kogu kohutava kehahirmu aspektita. Ainult nende puhul ei ole Pale Man'i aseainel lihtsalt üks silmamuna iga käe peopesas; tal on igal sõrmel üks.

"Viimase nelja-viie aasta jooksul on puutetundlikkuse ja robootika valdkonnas toimunud muudatus [kujul] kaamerate kasutamise suunas andurite jaoks," professor Nathan Lepora, kes juhib Bristoli robootikalabori 15-liikmelist puutetundliku robootika uurimisrühma, rääkis väljaandele Digital Trends. "Seda nimetatakse optiliseks ja nägemisel põhinevaks puutetundlikkuseks. Arusaadav põhjus on see, et on olemas arusaam, et kõrge eraldusvõimega teave sõrmeotstest tulev sisu on tehisintellekti jaoks [vajalik] nende kontrollimiseks ülioluline süsteemid."

Esmalt käsitleti digitaalseid suundumusi Lepora töö 2017. aastal, kirjeldades oma meeskonna projekti varajast versiooni kui „koosnevat veebikaamerast, mis on paigaldatud 3D-prinditud pehme sõrmeots, mis jälgib sisemisi tihvte, mis on loodud toimima nagu inimese puuteretseptorid sõrmeotsad.

Sellest ajast peale on töö järjekindlalt edenenud. Sel eesmärgil meeskond hiljuti avaldas uue uurimistöö paljastades projekti viimased sammud: 3D-prinditud puutetundliku naha loomine, mis võib ühel päeval anda käeproteesid või autonoomsed robotid, mis on lihast ja luust inimesega palju paremini kooskõlas käed.

3D-prinditud võrk koosneb tihvtilaadsetest papillidest, mis jäljendavad sarnast nahastruktuuri, mis on leitud inimese naha välise epidermise ja sisemise dermaalse kihi vahel. Need võivad tekitada kunstlikke närvisignaale, mis mõõdetuna meenutavad tõeliste neuronite salvestusi mis võimaldavad keha mehhanoretseptoritel tuvastada esemete või pindade kuju ja survet, kui puudutanud.

"Kui võrdlesime meie tehissõrme otsast tulevaid signaale tegelike andmetega, leidsime a väga sarnane vaste kahe andmekogumi vahel, sama tüüpi mäed ja orud [leitud mõlemalt], "Lepora selgitas.

Selle 3D-prinditud naharetseptoriteabe kombineerimine väikestest sisseehitatud kaameratest võetud andmetega võib loodab, et see on võti pikaajalise unistuse avamiseks tehisintellekti ja robootika vallas: kunstlik tunne puudutada.

Kõik viis meelt

Kuigi mitte kõik teadlased ei nõustu tingimata, on AI kõige laiem põhieesmärk paljuneda inimese intelligentsus (või vähemalt võime täita kõiki ülesandeid, milleks inimesed on võimelised) arvuti. See tähendab, et tuleb välja mõelda viise viie meele – nägemise, kuulmise, haistmise, maitse ja puudutuse – taasloomiseks tarkvara kujul. Alles siis saavad potentsiaalsed tehisintellekti testid, näiteks kavandatud "Kohvi test” (tõeliselt intelligentne robot peaks suutma majja sisse kõndida ning hankima tassi kohvi valmistamiseks vajalikke koostisosi ja komponente).

Praeguseks on pildi- ja helituvastuse osas palju tähelepanu ja edusamme tehtud. Lõhnale ja maitsele on tähelepanu pööratud vähem, kuid siiski. AI-ga varustatud nutikad andurid suudavad andmebaasis tuvastada sadu erinevaid lõhnu, töötades väljadigitaalne nina.” Digitaalsed maitsetestrid, mis suudavad anda objektiivseid mõõte maitse osas, on samuti uurimise objektiks. Kuid puudutus jääb ahvatlevalt kättesaamatuks.

"Oleme teadlikumalt sellistest valdkondadest nagu nägemine," ütles Lepora, selgitades, miks on teadlaste fookus sageli olnud mujal. „Sellest tulenevalt omistame sellele igapäevase tegevuse osas suuremat tähtsust. Kui aga puudutada, siis enamasti me isegi ei tea, et me seda kasutame. Ja kindlasti mitte, et see oleks nii oluline kui see on. Kui aga kompimismeel ära võtta, oleksid käed täiesti kasutud. Sa ei saanud nendega midagi peale hakata."

See ei tähenda, et robotid oleksid hoidunud suhtlemast pärismaailma objektidega. Enam kui pool sajandit on tehase koosteliinidel kasutatud piiratud liikumistelgede ja lihtsate toimingute, näiteks haaramise ja pööramisega, tööstusroboteid. Amazoni täitmiskeskustes mängivad robotid üliolulist rolli ühepäevase tarneprotsessi võimaldamisel. Tänu robootikaettevõtte Kiva omandamisele 2012. aastal on Amazoni ladudes armeed kastidega sarnaseid roboteid. suured Roombad, mis sebivad toodete riiulite vahel, tuues need inimeste valijateni õigete esemete valimiseks alates.

Kuigi mõlemad protsessid vähendavad oluliselt aega, mis inimestel kuluks nende ülesannete täitmiseks ilma abita täidavad need robotid vaid piiratud funktsioone – jättes suure osa täpsusest inimeste kanda tööd.

Sellel on hea põhjus: kuigi osav käsitsemine on midagi, mida enamik inimesi peab enesestmõistetavaks, on see masinate jaoks erakordselt raske. Inimlik puudutus on äärmiselt nüansirikas. Nahal on väga keerukas mehaaniline struktuur, ainuüksi sõrmeotstes on tuhandeid närvilõpmeid, mis võimaldab ülikõrge eraldusvõimega tundlikkust peente detailide ja surve suhtes. Oma kätega tunneme vibratsiooni, kuumust, kuju, hõõrdumist ja tekstuuri – kuni submillimeetrite või isegi mikronite tasemeni. (Lihtsa väikese eraldusvõimega nägemuse saamiseks, kui raske on elu piiratud puutevõimalustega, vaadake, kui sujuvalt saate paksude kindaid kandes ühe päeva läbi. Tõenäoliselt rebite need maha ammu enne keskhommikut!)

Sensoorne tagasiside

"Asi, mis annab inimestele selle paindlikkuse ja osavuse, on sensoorne tagasiside, mida me saame," ütles Lepora. „Ülesannet täites saame keskkonnalt sensoorset tagasisidet. Osavuse huvides, kui kasutame oma käsi, on see domineeriv sensoorne tagasiside meie kompimismeel. See annab meile kõrge eraldusvõimega kõrge teabesisu, aistingud ja teabe meie keskkonna kohta, et juhtida meie tegevusi.

Selle probleemi lahendamine nõuab edusamme nii riistvaras kui ka tarkvaras: paindlikumad, osavamad robothaaratsid, millel on suurepärased võimed ära tunda, mida nad puudutavad, ja käituda vastavalt. Abiks on väiksemad ja odavamad komponendid. Näiteks maailma tajumiseks kaameraid kasutavate robotihaardeseadmete lähenemisviisid ulatuvad tagasi vähemalt 1970. aastatesse, selliste projektidega nagu Edinburghi ülikool teedrajav Freddy robot. Kuid alles väga hiljuti on kaamerad muutunud piisavalt pisikeseks, et need mahuvad inimese sõrmeotsa suurusesse riistvarasse. "Viis aastat tagasi oli väikseim kaamera, mida saite osta, võib-olla paari sentimeetri läbimõõduga," rääkis Lepora. "Nüüd saate osta [vaid paari] millimeetriseid kaameraid."

On veel palju tööd teha, enne kui robotitesse saab lisada uuendusi, nagu pehmete sõrmeotste tuvastamine, et anda neile puutetundlikkust. Kuid kui see juhtub, muudab see mängu – olgu siis selleks, et ehitada roboteid, mis suudavad sooritada suuremat arvu täielikud ülesanded töökohal (mõelge täiesti automatiseeritud Amazoni ladu) või isegi "kõrge puudutusega" tööde tegemine, näiteks hooldavad rollid.

Kuna robotid integreeruvad tihedamalt meie tuntud eluga, muutub olulisemaks võimalus ümbritsevatega turvaliselt suhelda. Alates 1979. aastast, mil Michigani tehase töötaja nimega Robert Williams sai ajaloos esimese roboti poolt tapetud inimeseks, on robotid ettevaatusabinõuna sageli inimestest eraldatud. Andes neile võimaluse ohutult puudutada, võiksime hakata seda barjääri purustama.

Puudutuse jõud

On tõendeid, mis viitavad sellele, et seda tehes võivad robotid inimesi paremini aktsepteerida. Elusolendid, nii inimesed kui ka muud, puudutavad üksteist sotsiaalse suhtluse vahendina – ja ei, mitte ainult seksuaalsel viisil. Imikud ahvid, kellel puudub puutetundlik kontakt emafiguuriga, võivad muutuda stressis ja halvasti toidetud. Inimestel tekitab õlalepatsutamine hea tunde. Kõdistamine ajab meid naerma. Lühike raamatukoguhoidja käest-kätte puudutus võib anda raamatukogu kohta soodsamaid hinnanguid jms "lihtsaid" puudutused võivad panna meid restoranis rohkem jootraha andma, restoranis rohkem raha kulutama või „puudutajat” rohkem hindama atraktiivne.

Üks selle teema uurimus, 2009. aasta artikkel pealkirjaga "Nahk kui sotsiaalne organ”, märgib, et: „Üldiselt keskenduvad sotsiaalsete neuroteaduste uuringud visuaalsetele ja kuulmiskanalitele kui sotsiaalse teabe marsruutidele. Kuna aga nahk on sündmuste ja protsesside koht, mis on otsustava tähtsusega meie mõtlemise, tunnetamise ja üksteisega suhtlemise jaoks, võib puudutus vahendada. sotsiaalseid arusaamu mitmel viisil." Kas roboti puudutamine ärataks meis positiivseid tundeid, pannes meid masinate või muu vastu meeldivamalt tundma rahustaja? See on täiesti võimalik.

Üks uuring 56 inimesest, kes suhtlesid robotõega, leidsid, et osalejad olid üldiselt positiivsed subjektiivne reaktsioon roboti algatatud puudutusele, olgu selleks nende naha puhastamine või pakkumine mugavus. Teine, värskem uurimus pealkirjaga "Robot Touchi veenev jõud,” uuris ka seda teemat.

"[Varasemad uuringud on näidanud], et inimesed kohtlevad arvuteid viisakalt, mis esmapilgul tundub arvutite suhtes ebamõistlik," Laura Kunold, Saksamaa Ruhri ülikooli Bochumi sotsiaal-digitaalsete süsteemide inimkeskse disaini psühholoogia teaduskonna dotsent, rääkis Digital Trendsile. "Kuna robotitel on füüsiline keha, mõtlesin, kas inimestevahelisest kontaktist on teada positiivsed mõjud, nagu positiivsed emotsionaalsed seisundid või vastavus. uuringuid, võib ka roboti puudutusega esile kutsuda. Ta märkis: „Inimesed – meie töö õpilased – on üldiselt avatud mittefunktsionaalsetele puudutusžestidele. robot. Nad olid üldiselt lõbustatud ja kirjeldasid seda žesti meeldivana ja mitte vigastavana.

Kuna robotite suhtlus muutub tavalisemaks, on puudutus tõenäoliselt nende sotsiaalse aktsepteerimise oluline aspekt. Nagu George Elliot kirjutab (mitte, olgu öeldud, konkreetselt robotite kohta) aastal Middlemarch"Kes mõõdab nende puudutuste peenust, mis annavad edasi nii hinge kui ka keha kvaliteeti?"

Robotid muutuvad kogu aeg võimekamaks. Mitu aastat tagasi ehitas Massachusettsi Tehnoloogiainstituut pehme roboti, mis on piisavalt õrn püüda kinni ja seejärel vabastada eluskala nagu see paagis ujub. Puu- ja köögiviljade korjamise robotid suudavad samuti tuvastada ja seejärel korjata õrnad tooted nagu tomatid ilma neid passataks purustamata. Loodetavasti on need varsti piisavalt usaldusväärsed, et teha sama asja inimkätega.

Tänu sellisele tööle, mida teevad Bristoli robootikalabori teadlased, jõuavad nad kogu aeg lähemale.

Toimetajate soovitused

• Digital Trendsi Tech For Change CES 2023 auhinnad
• Kuidas me teame, millal AI tegelikult tundlikuks muutub?
• Algoritmiline arhitektuur: kas peaksime laskma A.I. meile hooneid projekteerida?
• Emotsioone tajuv A.I. on siin ja see võib olla teie järgmisel tööintervjuul
• Maailmanäitus 2.0: missioon taaselustada kõigi aegade suurim tehnikanäitus