Kako znanstvenici daju robotima ljudska osjetila za dodir

Tamo je košmarni prizor u filmu Guillerma del Tora iz 2006 Panov labirint u kojem se suočavamo sa zlokobnim humanoidnim stvorenjem zvanim Blijed čovjek. Bez očiju na svojoj čudovišnoj glavi bez kose, Blijed čovjek, koji podsjeća na bezokog Voldemorta, vidi uz pomoć očnih jabučica umetnutih u dlanove njegovih ruku. Koristeći ove okularno povećane dodatke, koje drži ispred svog lica bez očiju poput naočala, Blijed čovjek može vizualizirati i kretati se kroz svoje okruženje.

Ovo u određenoj mjeri opisuje rad koji provode istraživači u laboratoriju za robotiku u Bristolu u Velikoj Britaniji - iako bez cjelokupnog zastrašujućeg aspekta užasa tijela. Samo što u njihovom slučaju, zamjena za Blijedog čovjeka nema samo jednu očnu jabučicu na dlanu svake ruke; ima po jedan na svakom prstu.

"U posljednjih četiri ili pet godina dogodila se promjena u području taktilnih senzora i robotike [u obliku] pomaka prema korištenju kamera kao senzora,"

profesor Nathan Lepora, koji vodi 15-članu Grupu za istraživanje taktilne robotike za Laboratorij za robotiku u Bristolu, rekao je za Digital Trends. “To se zove taktilni senzor koji se temelji na optičkom i vizualnom vidu. Razlog za koji je uhvaćen je to što postoji razumijevanje da su informacije visoke razlučivosti sadržaj s vrhova prstiju ključan je za umjetnu inteligenciju [potrebnu] za kontrolu ovih sustavi."

Digitalni trendovi prvi put pokriveni Rad Lepore u 2017, opisujući ranu verziju projekta svog tima kao "sastavljenu od web kamere koja je montirana u 3D ispisan mekani vrh prsta koji prati unutarnje igle, dizajniran da djeluje poput receptora za dodir kod ljudi vršcima prstiju.

Od tada posao je stalno napredovao. U tu svrhu tim nedavno objavio novo istraživanje otkrivajući najnovije korake u projektu: Stvaranje 3D tiskane taktilne kože koja bi jednog dana mogla dati protetičke ruke ili autonomni roboti osjet dodira mnogo sličniji čovjeku od krvi i mesa ruke.

3D ispisana mreža sastoji se od papila sličnih iglama koje oponašaju sličnu dermalnu strukturu koja se nalazi između vanjskog epidermalnog i unutarnjeg dermalnog sloja na ljudskoj koži. Oni mogu proizvesti umjetne živčane signale koji, kada se mjere, nalikuju snimkama pravih neurona koji omogućuju mehanoreceptorima tijela da identificiraju oblik i pritisak predmeta ili površina kada dotaknuto.

"Kada smo radili ovu usporedbu signala koji dolaze s naših umjetnih vrhova prstiju sa stvarnim podacima, pronašli smo vrlo slično podudaranje između dva skupa podataka, s istom vrstom brda i dolina [pronađenih na oba],” Lepora objasnio.

Kombinirajući ove 3D ispisane informacije o kožnim receptorima s podacima uzetim iz sićušnih ugrađenih kamera, tim bi mogao nade, biti ključ za otključavanje dugoročnog sna u umjetnoj inteligenciji i robotici: Umjetni osjećaj dodir.

Svih pet osjetila

Iako se svaki istraživač ne bi nužno složio, možda je najširi temeljni cilj umjetne inteligencije repliciranje ljudska inteligencija (ili, barem, sposobnost obavljanja svih zadataka za koje su ljudi sposobni) unutar Računalo. To znači pronalaženje načina za ponovno stvaranje pet osjetila – vida, sluha, mirisa, okusa i dodira – u obliku softvera. Tek tada mogu potencijalni testovi opće umjetne inteligencije, kao što je predloženi “Test kave” (istinski inteligentan robot trebao bi biti sposoban ući u kuću i pronaći potrebne sastojke i komponente potrebne za pripremu šalice kave).

Do danas je učinjeno dosta pažnje i napretka kada je u pitanju prepoznavanje slike i zvuka. Manje pažnje, ali ipak nešto, posvećeno je mirisu i okusu. Pametni senzori opremljeni umjetnom inteligencijom mogu identificirati stotine različitih mirisa u bazi podataka kroz razvoj "digitalni nos.” Digitalni testeri okusa, koji mogu dati objektivne mjere s obzirom na okus, također su predmet istraživanja. Ali dodir ostaje primamljivo izvan dosega.

"Svjesniji smo područja poput vida", rekla je Lepora, objašnjavajući zašto je fokus istraživača često bio negdje drugdje. “Zbog toga mu pridajemo veću važnost u smislu onoga što radimo svaki dan. Ali kada je u pitanju dodir, većinu vremena nismo ni svjesni da ga koristimo. A svakako nije toliko važno koliko jest. Međutim, oduzmete li vam osjetilo dodira, ruke će vam biti potpuno beskorisne. Niste mogli ništa učiniti s njima.”

To ne znači da su se roboti klonili interakcije s objektima iz stvarnog svijeta. Već više od pola stoljeća industrijski roboti s ograničenim osima kretanja i jednostavnim radnjama kao što su grabljenje i rotacija koriste se na tvorničkim montažnim trakama. U Amazonovim centrima za isporuku roboti igraju ključnu ulogu u osiguravanju da je jednodnevni proces isporuke moguć. Zahvaljujući akviziciji robotske tvrtke Kiva 2012. godine, skladišta Amazona sadrže vojske kutijastih robota sličnih velike Roombe koje se motaju po policama s proizvodima, donoseći ih ljudskim "beračima" da odaberu prave artikle iz.

Međutim, dok oba ova procesa uvelike skraćuju vrijeme koje bi ljudima trebalo da dovrše te zadatke bez pomoći, ovi roboti obavljaju samo ograničenu funkcionalnost – prepuštajući ljudima velik dio preciznosti raditi.

Za to postoji dobar razlog: iako je vješto rukovanje nešto što većina ljudi uzima zdravo za gotovo, to je nešto što je strojevima iznimno teško. Ljudski dodir je izuzetno nijansiran. Koža ima vrlo složenu mehaničku strukturu, s tisućama živčanih završetaka samo u vrhovima prstiju, što omogućuje iznimno visoku razlučivost osjetljivosti na fine detalje i pritisak. Svojim rukama možemo osjetiti vibracije, toplinu, oblik, trenje i teksturu – do submilimetarskih ili čak mikronskih nesavršenosti. (Za jednostavnu viziju niske razlučivosti o tome kako je život težak s ograničenim mogućnostima dodira pogledajte kako glatko možete proći kroz jedan dan dok nosite debele rukavice. Velike su šanse da ih kidate puno prije podneva!)

Senzorna povratna informacija

"Ono što ljudima daje tu fleksibilnost i spretnost je senzorna povratna informacija koju dobivamo", rekla je Lepora. “Dok obavljamo zadatak, dobivamo senzorske povratne informacije iz okoline. Što se tiče spretnosti, kada koristimo ruke, ta dominantna osjetilna povratna informacija je naše osjetilo dodira. Daje nam sadržaj visoke razlučivosti s puno informacija, osjećaje i informacije o našem okruženju koje usmjeravaju naše postupke.”

Za rješavanje ovog problema bit će potreban napredak u hardveru i softveru: Fleksibilniji, spretniji hvatači robota sa superiornim sposobnostima prepoznavanja onoga što dodiruju i ponašanja u skladu s tim. Manje, jeftinije komponente će pomoći. Na primjer, pristupi robotskim hvataljkama koji koriste kamere za opažanje svijeta datiraju barem iz 1970-ih, s projektima poput Sveučilišta u Edinburghu pionirski robot Freddy. Međutim, tek su nedavno kamere postale dovoljno malene da mogu zamislivo stati u komad hardvera veličine vrha ljudskog prsta. “Prije pet godina, najmanja kamera koju ste mogli kupiti imala je možda nekoliko centimetara u promjeru,” rekla je Lepora. "Sada možete kupiti kamere od [samo nekoliko] milimetara."

Ima još puno posla prije nego što se inovacije poput senzora mekih vrhova prstiju mogu ugraditi u robote kako bi im se omogućile taktilne senzorne sposobnosti. Ali kada se to dogodi, to će promijeniti igru ​​– bilo da se radi o izgradnji robota koji mogu izvršiti veći broj end-to-end zadatke na radnom mjestu (razmislite o potpuno automatiziranom Amazonovom skladištu) ili čak raditi na "visoko osjetljivim" poslovima poput obavljanja uloge njegovatelja.

Kako roboti postaju sve čvršće integrirani u život kakav poznajemo, sposobnost sigurne interakcije s onima oko njih postat će važnija. Još od 1979. godine, kada je tvornički radnik u Michiganu po imenu Robert Williams postao prva osoba u povijesti koju je ubio robot, roboti su često bili odvojeni od ljudi iz sigurnosnih razloga. Dajući im mogućnost sigurnog dodira, mogli bismo početi rušiti ovu barijeru.

Moć dodira

Postoje dokazi koji upućuju na to da roboti na taj način mogu poboljšati svoje prihvaćanje od strane ljudi. Živa bića, i ljudska i druga, dodiruju se kao sredstvo društvene komunikacije – i ne, ne samo na seksualni način. Mladunci majmuni koji su lišeni taktilnog kontakta s figurom majke mogu postati pod stresom i loše uhranjeni. Kod ljudi, tapšanje po leđima čini da se osjećamo dobro. Škakljanje nas nasmijava. Kratak dodir ruke knjižničara može rezultirati povoljnijim recenzijama knjižnice i sličnim “jednostavnijim” dodiri nam mogu dati više napojnice u restoranu, potrošiti više novca u restoranu ili ocijeniti da je "dodirivač" više atraktivan.

Jedna studija na tu temu, rad iz 2009. pod naslovom "Koža kao društveni organ,” primjećuje da: “Općenito, istraživanja socijalne neuroznanosti imaju tendenciju da se usredotoče na vizualne i slušne kanale kao rute za društvene informacije. Međutim, budući da je koža mjesto događaja i procesa ključnih za način na koji razmišljamo, osjećamo i komuniciramo jedni s drugima, dodir može posredovati društvene percepcije na različite načine.” Dodir robota izazvao bi pozitivne osjećaje iz nas, zbog čega bismo više voljeli strojeve ili na neki drugi način uvjeriti? Posve je moguće.

Jedna studija od 56 ljudi koji su komunicirali s robotskom medicinskom sestrom otkrili su da su sudionici općenito povoljno subjektivni odgovor na dodir koji pokreće robot, bilo da se radi o čišćenju njihove kože ili pružanju udobnost. Još jedno, novije istraživanje pod naslovom “Uvjerljiva moć robotskog dodira”, također je istražio ovu temu.

“[Prethodna istraživanja su pokazala] da se ljudi prema računalima ponašaju pristojno, što je ponašanje koje se na prvi pogled čini nerazumnim prema računalima,” Laura Kunold, docent na Fakultetu psihologije u dizajnu socio-digitalnih sustava usmjeren na čovjeka na njemačkom Ruhr Sveučilištu Bochum, rekao je za Digital Trends. „Budući da roboti imaju fizička tijela, pitao sam se mogu li pozitivni učinci poput pozitivnih emocionalnih stanja ili popustljivosti, koji su poznati iz međuljudskog dodira istraživanje, također se može izazvati dodirom robota." Napomenula je: "Ljudi - studenti u našem radu - općenito su otvoreni za nefunkcionalne geste dodira od a robot. Sveukupno su bili zabavljeni i gestu su opisali kao ugodnu i neozljeđujuću.”

Kako interakcije robota postaju sve uobičajenije, dodir će vjerojatno biti važan aspekt njihove društvene prihvaćenosti. Kako piše George Elliot (ne, treba reći, posebno o robotima) u Middlemarch, "tko će izmjeriti suptilnost onih dodira koji prenose kvalitetu duše kao i tijela?"

Roboti postaju sve sposobniji. Prije nekoliko godina, Massachusetts Institute of Technology napravio je mekanog robota dovoljno osjetljivog da uhvatiti i zatim pustiti živu ribu dok pliva u spremniku. Roboti za branje voća i povrća također mogu identificirati i potom brati delikatne proizvode poput rajčica a da ih ne zgnječite u passatu. Nadajmo se da će uskoro biti dovoljno pouzdani da rade istu stvar ljudskim rukama.

Zahvaljujući takvom radu koji provode istraživači u Bristol Robotics Laboratory, oni su sve bliže.

Preporuke urednika

• Nagrade Digital Trends Tech For Change CES 2023
• Kako ćemo znati kada umjetna inteligencija stvarno postane osjećajna?
• Algoritamska arhitektura: Trebamo li pustiti A.I. projektirati zgrade za nas?
• Umjetna inteligencija koja osjeća emocije je ovdje, a moglo bi biti na vašem sljedećem razgovoru za posao
• Svjetski sajam 2.0: misija oživljavanja najvećeg sajma tehnologije svih vremena