Kā zinātnieki robotiem piešķir cilvēkiem līdzīgas taustes sajūtas

Tur ir murgaina aina Giljermo del Toro 2006. gada filmā Panas labirints kurā mēs saskaramies ar draudīgu humanoīdu būtni, ko sauc par Bālo cilvēku. Bālais vīrs, kas līdzinās Voldemortam bez acīm, savā briesmīgajā, bez apmatojuma galvā bez acīm redz, izmantojot plaukstās ievietotus acs ābolus. Izmantojot šos okulāri paplašinātos piedēkļus, kurus viņš tur kā brilles sejas priekšā bez acīm, Bālais vīrs spēj vizualizēt un pārvietoties pa apkārtni.

Saturs

  • Visas piecas maņas
  • Sensorā atgriezeniskā saite
  • Pieskāriena spēks
Fotogrāfs Pale Man in Pan's Labyrinth.

Tas zināmā mērā raksturo darbu, ko veic pētnieki Apvienotās Karalistes Bristoles robotikas laboratorijā, lai gan bez visa šausminošā ķermeņa šausmu aspekta. Tikai viņu gadījumā Pale Man aizstājējam nav vienkārši viens acs ābols katras rokas plaukstā; viņam ir pa vienam uz katra pirksta.

Ieteiktie videoklipi

"Pēdējo četru vai piecu gadu laikā taustes sensoru un robotikas jomā ir notikušas izmaiņas [veidā], pārejot uz kameru izmantošanu sensoriem." profesors Neitans Lepora, kurš vada Bristoles robotikas laboratorijas Taktilo robotu pētījumu grupu, kurā ir 15 locekļi, pastāstīja Digital Trends. "To sauc par optisko un uz redzi balstītu taustes sensoru. Iemesls, kas tiek uztverts, ir tas, ka pastāv izpratne par augstas izšķirtspējas informāciju saturs no pirkstu galiem ir ļoti svarīgs, lai mākslīgais intelekts [nepieciešams] to kontrolēt sistēmas.”

Vispirms tika apskatītas digitālās tendences Leporas darbs 2017. gadā, aprakstot viņa komandas projekta agrīno versiju kā “veidotu no tīmekļa kameras, kas ir uzstādīta 3D izdrukāts mīksts pirksta gals, kas izseko iekšējās tapas, kas izstrādātas, lai darbotos kā cilvēka pieskāriena receptori pirkstu gali.

Kopš tā laika darbs ir nepārtraukti virzījies uz priekšu. Šim nolūkam komanda nesen publicēja jaunus pētījumus atklājot jaunākos projekta soļus: 3D drukātas taustes ādas izveide, kas kādu dienu varētu dot roku protēzes vai autonomi roboti pieskāriena sajūta, kas daudz atbilstošāka miesai un asinīm cilvēkam rokas.

3D drukātais siets sastāv no tapām līdzīgām papillām, kas atdarina līdzīgu dermas struktūru, kas atrodas starp ārējo epidermas un iekšējo dermas slāni uz cilvēka ādas. Tie var radīt mākslīgus nervu signālus, kas, mērot, atgādina reālu neironu ierakstus kas ļauj ķermeņa mehānoreceptoriem noteikt priekšmetu vai virsmu formu un spiedienu, kad pieskārās.

"Kad mēs salīdzinājām signālus, kas nāk no mūsu mākslīgajiem pirkstiem, ar reālajiem datiem, mēs atklājām a ļoti līdzīga sakritība starp abām datu kopām ar vienāda veida pakalniem un ielejām [abos],” Lepora paskaidroja.

Apvienojot šo 3D izdrukāto ādas receptoru informāciju ar datiem, kas iegūti no mazām iegultām kamerām, komanda varētu cer, ka būs atslēga ilgtermiņa sapņa atrašanai mākslīgā intelekta un robotikas jomā: mākslīga sajūta pieskarties.

Visas piecas maņas

Lai gan ne katrs pētnieks tam noteikti piekristu, iespējams, visplašākais AI pamatmērķis ir atkārtot cilvēka intelekts (vai vismaz spēja veikt visus uzdevumus, ko cilvēki spēj) dators. Tas nozīmē, ka ir jāizdomā veidi, kā programmatūras veidā atjaunot piecas maņas – redzi, dzirdi, ožu, garšu un tausti. Tikai tad var veikt iespējamos mākslīgā vispārējā intelekta testus, piemēram, ierosinātos "Kafijas tests” (patiesi inteliģentam robotam jāspēj ieiet mājā un iegūt nepieciešamās sastāvdaļas un sastāvdaļas, kas nepieciešamas kafijas tases pagatavošanai).

Līdz šim attēla un audio atpazīšanas jomā ir panākta liela uzmanība un progress. Smaržai un garšai ir pievērsta mazāka uzmanība, bet tomēr nedaudz. Ar mākslīgo intelektu aprīkoti viedie sensori datu bāzē var identificēt simtiem dažādu smaku, izstrādājot “digitālais deguns.” Digitālie garšas pārbaudītāji, kas spēj sniegt objektīvus mērījumus attiecībā uz garšu, arī ir izmeklēšanas priekšmets. Taču pieskāriens paliek vilinoši neaizsniedzams.

Cilvēka pieskāriens ir ārkārtīgi niansēts.

"Mēs apzinīgāk apzināmies tādas jomas kā redze," sacīja Lepora, paskaidrojot, kāpēc pētnieki bieži koncentrējas citur. “Tādēļ mēs tam piešķiram lielāku nozīmi ikdienas gaitās. Bet, kad runa ir par pieskārienu, lielāko daļu laika mēs pat neapzināmies, ka to lietojam. Un noteikti ne tas ir tik svarīgi, kā tas ir. Tomēr, ja jūs atņemtu taustes sajūtu, jūsu rokas būtu pilnīgi bezjēdzīgas. Jūs ar viņiem neko nevarējāt darīt."

Tas nenozīmē, ka roboti ir izvairījušies no mijiedarbības ar reālās pasaules objektiem. Vairāk nekā pusgadsimtu rūpnīcas montāžas līnijās ir izmantoti rūpnieciskie roboti ar ierobežotām kustību asīm un vienkāršām darbībām, piemēram, satveršanu un pagriešanu. Amazon izpildes centros robotiem ir izšķiroša nozīme vienas dienas piegādes procesa nodrošināšanā. Pateicoties robotikas uzņēmuma Kiva iegādei 2012. gadā, Amazon noliktavās ir atrodamas robotu armijas, kas līdzīgas lielas Roombas, kas jaucas pa produktu plauktiem, nogādājot tos cilvēku “izlasītājiem”, lai izvēlētos pareizos priekšmetus no.

Amazon loģistikas roboti pārvieto paletes Amazon izpildes centrā.
Stefans Pučners/Picture Alliance/Getty Images

Tomēr, lai gan abi šie procesi ievērojami samazina laiku, kas cilvēkiem būtu vajadzīgs šo uzdevumu veikšanai bez palīdzības šie roboti veic tikai ierobežotu funkcionalitāti, ļaujot cilvēkiem veikt lielu daļu precizitātes strādāt.

Tam ir labs iemesls: lai gan izveicīga vadāmība ir kaut kas tāds, ko vairums cilvēku uzskata par pašsaprotamu, mašīnām tā ir ārkārtīgi sarežģīta. Cilvēka pieskāriens ir ārkārtīgi niansēts. Ādai ir ļoti sarežģīta mehāniskā struktūra, ar tūkstošiem nervu galu tikai pirkstu galos, kas nodrošina ārkārtīgi augstas izšķirtspējas jutīgumu pret smalkām detaļām un spiedienu. Ar rokām mēs jūtam vibrācijas, siltumu, formu, berzi un tekstūru – līdz pat submilimetru vai pat mikronu līmeņa nepilnībām. (Lai iegūtu vienkāršu, zemas izšķirtspējas priekšstatu par to, cik grūta ir dzīve ar ierobežotām pieskāriena iespējām, skatiet, cik gludi varat izdzīvot vienu dienu, valkājot biezus cimdus. Iespējams, ka jūs tos noraujat ilgi pirms pusrīta!)

Sensorā atgriezeniskā saite

"Lieta, kas cilvēkiem piešķir elastību un veiklību, ir sensorā atgriezeniskā saite, ko mēs saņemam," sacīja Lepora. “Veicot uzdevumu, mēs saņemam sensoro atgriezenisko saiti no vides. Veiklībai, kad mēs izmantojam rokas, šī dominējošā sensorā atgriezeniskā saite ir mūsu taustes sajūta. Tas sniedz mums augstas izšķirtspējas, augstas informācijas saturu, sajūtas un informāciju par mūsu vidi, lai vadītu mūsu darbības.

Lai atrisinātu šo problēmu, būs jāveic uzlabojumi gan aparatūrā, gan programmatūrā: elastīgāki, izveicīgāki robotu satvērēji ar izcilām spējām atpazīt, kam tie pieskaras, un attiecīgi rīkoties. Palīdzēs mazāki, lētāki komponenti. Piemēram, pieejas robotu satvērējiem, kas izmanto kameras, lai uztvertu pasauli, aizsākās vismaz 1970. gados, piemēram, Edinburgas Universitātes projektā. novatoriskais Fredija robots. Tomēr tikai pavisam nesen kameras ir kļuvušas pietiekami mazas, lai tās varētu ietilpt aparatūras gabalā, kas ir cilvēka pirksta gala lielumā. "Pirms pieciem gadiem mazākā kamera, kuru varējāt iegādāties, bija varbūt pāris centimetrus," sacīja Lepora. "Tagad jūs varat iegādāties kameras, kas ir [tikai pāris] milimetru."

Vēl ir daudz darāmā, pirms robotos var iekļaut tādus jauninājumus kā mīksto pirkstu galu uztveršana, lai nodrošinātu tiem taustes uztveršanas spējas. Bet, kad tas notiks, tas mainīs spēli — neatkarīgi no tā, vai jābūvē roboti, kas spēj veikt lielāku skaitu visaptveroši uzdevumi darba vietā (domājiet par pilnībā automatizētu Amazon noliktavu) vai pat veiciet "augsta pieskāriena" darbus, piemēram, izpildi aprūpētāju lomas.

Tā kā roboti kļūst arvien ciešāk integrēti dzīvē, kādu mēs to pazīstam, spēja droši mijiedarboties ar apkārtējiem kļūs arvien svarīgāka. Kopš 1979. gada, kad Mičiganas rūpnīcas strādnieks Roberts Viljamss kļuva par pirmo cilvēku vēsturē, kuru nogalināja robots, drošības nolūkos roboti bieži ir atdalīti no cilvēkiem. Dodot viņiem iespēju droši pieskarties, mēs varētu sākt nojaukt šo barjeru.

Pieskāriena spēks

Sievietes roku tur robota roka.
Michele D'ottavio/EyeEm/Getty Images

Ir pierādījumi, kas liecina, ka, šādi rīkojoties, roboti var uzlabot to pieņemšanu cilvēku vidū. Dzīvās radības, gan cilvēki, gan citādi, pieskaras viens otram kā sociālās saziņas līdzeklis – un, nē, ne tikai seksuālā veidā. Pērtiķu mazuļi, kuriem ir liegts taustes kontakts ar mātes figūru, var kļūt saspringti un slikti baroti. Cilvēkiem paglaudīšana liek mums justies labi. Kutināšana liek mums smieties. Īss bibliotekāra pieskāriens no rokām var radīt labvēlīgākas atsauksmes par bibliotēku un tamlīdzīgi “vienkārši” pieskārieni var likt mums vairāk iedot dzeramnaudu restorānā, tērēt vairāk naudas restorānā vai novērtēt “pieskārienu” kā vairāk pievilcīgs.

Viens pētījums par šo tēmu, 2009. gada darbs ar nosaukumu “Āda kā sociāls orgāns”, atzīmē, ka: “Kopumā sociālās neirozinātnes pētījumi parasti koncentrējas uz vizuālajiem un dzirdes kanāliem kā sociālās informācijas ceļiem. Tomēr, tā kā āda ir notikumu un procesu vieta, kas ir izšķiroši tam, kā mēs domājam, jūtamies un mijiedarbojamies viens ar otru, pieskāriens var būt starpnieks. sociālo uztveri dažādos veidos. Vai robota pieskāriens izraisītu no mums pozitīvas sajūtas, liekot mums justies mīļāk pret mašīnām vai citādi nomierinātājs? Tas ir pilnīgi iespējams.

Tā kā robotu mijiedarbība kļūst arvien izplatītāka, pieskāriens, visticamāk, būs svarīgs viņu sociālās pieņemšanas aspekts.

Viens pētījums no 56 cilvēkiem, kas sazinājās ar robotu medmāsu, atklāja, ka dalībnieki ziņoja par kopumā labvēlīgu subjektīva reakcija uz robotu ierosinātu pieskārienu neatkarīgi no tā, vai tas bija paredzēts viņu ādas tīrīšanai vai nodrošināšanai komfortu. Vēl viens, jaunāks pētījums ar nosaukumu "Robota pieskāriena pārliecinošais spēks”, izpētīja arī šo tēmu.

"[Iepriekšējie pētījumi ir parādījuši], ka cilvēki pret datoriem izturas pieklājīgi, un šī uzvedība no pirmā acu uzmetiena šķiet nesaprātīga pret datoriem," Laura Kunolda, Vācijas Rūras universitātes Bohuma universitātes Psiholoģijas fakultātes docents sociāli digitālo sistēmu cilvēkcentrētā projektēšanā, pastāstīja Digital Trends. "Tā kā robotiem ir fiziski ķermeņi, es domāju, vai pozitīva ietekme, piemēram, pozitīvi emocionālie stāvokļi vai atbilstība, ir zināma no starppersonu pieskāriena izpēti, varētu arī izsaukt ar pieskārienu no robota. Viņa atzīmēja: “Cilvēki — mūsu darba studenti — parasti ir atvērti nefunkcionāliem pieskāriena žestiem no robots. Viņi kopumā bija uzjautrināti un žestu raksturoja kā patīkamu un nekaitīgu.

Tā kā robotu mijiedarbība kļūst arvien izplatītāka, pieskāriens, visticamāk, būs svarīgs viņu sociālās pieņemšanas aspekts. Kā raksta Džordžs Eliots (nevis, jāsaka, konkrēti par robotiem). Middlemarch"Kurš izmērīs to pieskārienu smalkumu, kas atspoguļo dvēseles un ķermeņa kvalitāti?"

Roboti visu laiku kļūst spējīgāki. Pirms vairākiem gadiem Masačūsetsas Tehnoloģiju institūts uzbūvēja mīkstu robotu, kas ir pietiekami delikāts sagūstīt un pēc tam atlaist dzīvu zivi kā tas peld tvertnē. Augļu un dārzeņu savākšanas roboti var arī identificēt un pēc tam izvēlēties delikāti produkti, piemēram, tomāti nesaspiežot tos passatā. Cerams, ka tie drīz būs pietiekami uzticami, lai darītu to pašu ar cilvēka rokām.

Pateicoties šādam darbam, ko veic Bristoles robotikas laboratorijas pētnieki, viņi visu laiku kļūst tuvāki.

Redaktoru ieteikumi

  • Digital Trends' Tech For Change CES 2023 balvas
  • Kā mēs uzzināsim, kad mākslīgais intelekts patiešām kļūst jūtīgs?
  • Algoritmiskā arhitektūra: vai mums vajadzētu ļaut A.I. projektēt ēkas mums?
  • Emociju sensors A.I. ir šeit, un tas varētu būt jūsu nākamajā darba intervijā
  • Pasaules izstāde 2.0: misija atjaunot visu laiku lielāko tehnoloģiju izstādi