Como os cientistas estão dando aos robôs sentidos táteis semelhantes aos humanos

Há um cena de pesadelo no filme de Guillermo del Toro de 2006 Labirinto do Fauno em que somos confrontados por uma sinistra criatura humanóide chamada Homem Pálido. Sem olhos em sua cabeça monstruosa e sem pelos, o Homem Pálido, que lembra um Voldemort sem olhos, vê com a ajuda de globos oculares embutidos nas palmas das mãos. Usando esses apêndices oculares aumentados, que ele segura na frente de seu rosto sem olhos como óculos, o Homem Pálido é capaz de visualizar e se mover ao seu redor.

Até certo ponto, isso descreve o trabalho realizado por pesquisadores do Laboratório de Robótica de Bristol, no Reino Unido - embora sem todo o aspecto aterrorizante do horror corporal. Só que no caso deles, o substituto do Homem Pálido não tem simplesmente um olho na palma de cada mão; ele tem um em cada dedo.

“Nos últimos quatro ou cinco anos, houve uma mudança no campo da detecção tátil e da robótica [na forma de] um movimento no sentido do uso de câmeras como sensores”,

professor Nathan Lepora, que lidera o Grupo de Pesquisa em Robótica Tátil de 15 membros do Laboratório de Robótica de Bristol, disse à Digital Trends. “É chamado de detecção tátil baseada em óptica e visão. A razão pela qual isso se popularizou é porque há um entendimento de que as informações de alta resolução o conteúdo da ponta dos dedos é crucial para a inteligência artificial [necessária] para controlar esses sistemas.”

Tendências digitais abordadas pela primeira vez O trabalho de Lepora em 2017, descrevendo uma versão inicial do projeto de sua equipe como sendo “composto por uma webcam montada em um Ponta do dedo macia impressa em 3D que rastreia pinos internos, projetada para agir como receptores de toque em humanos ponta dos dedos.

Desde então, o trabalho tem avançado constantemente. Para isso, a equipe recentemente publicou nova pesquisa revelando as últimas etapas do projeto: Criação de uma pele tátil impressa em 3D que um dia poderá dar mãos protéticas ou robôs autônomos, um sentido de tato muito mais parecido com o humano de carne e osso. mãos.

A malha impressa em 3D consiste em papilas em forma de alfinete que imitam estruturas dérmicas semelhantes encontradas entre as camadas epidérmicas externas e dérmicas internas da pele humana. Estes podem produzir sinais nervosos artificiais que, quando medidos, se assemelham às gravações de neurônios reais. que permitem aos mecanorreceptores do corpo identificar a forma e a pressão de itens ou superfícies quando tocado.

“Quando fizemos esta comparação dos sinais emitidos pelas pontas dos nossos dedos artificiais com os dados reais, descobrimos uma correspondência muito semelhante entre os dois conjuntos de dados, com o mesmo tipo de colinas e vales [encontrados em ambos]”, Lepora explicou.

Combinando essas informações do receptor de pele impressas em 3D com dados obtidos de pequenas câmeras incorporadas, a equipe pode espera, ser a chave para desbloquear um sonho de longo prazo em inteligência artificial e robótica: uma sensação artificial de tocar.

Todos os cinco sentidos

Embora nem todos os investigadores concordem necessariamente, talvez o objectivo fundamental mais amplo da IA ​​seja replicar inteligência humana (ou, pelo menos, a capacidade de realizar todas as tarefas de que os humanos são capazes) dentro de um computador. Isso significa descobrir maneiras de recriar os cinco sentidos – visão, audição, olfato, paladar e tato – em formato de software. Só então poderão ser realizados potenciais testes de Inteligência Artificial Geral, como o proposto “Teste de café”(um robô verdadeiramente inteligente deve ser capaz de entrar em uma casa e obter os ingredientes e componentes necessários para fazer uma xícara de café).

Até o momento, muita atenção e progresso foram feitos no que diz respeito ao reconhecimento de imagem e áudio. Menos atenção, mas ainda alguma, tem sido dada ao olfato e ao paladar. Sensores inteligentes equipados com IA podem identificar centenas de cheiros diferentes em um banco de dados por meio do desenvolvimento de um “nariz digital.” Testadores de sabor digitais, capazes de fornecer medidas objetivas em relação ao sabor, também são objeto de investigação. Mas o toque permanece tentadoramente fora de alcance.

“Estamos mais conscientes de áreas como a visão”, disse Lepora, explicando porque é que o foco dos investigadores tem sido frequentemente noutro lado. “Por isso, damos mais importância a isso no que fazemos todos os dias. Mas quando se trata de toque, na maioria das vezes nem percebemos que o estamos usando. E certamente não que seja tão importante quanto é. No entanto, se você tirar o sentido do tato, suas mãos ficarão totalmente inúteis. Você não poderia fazer nada com eles.

Isso não quer dizer que os robôs tenham evitado interagir com objetos do mundo real. Por mais de meio século, robôs industriais com eixos de movimentos limitados e ações simples como agarrar e girar foram empregados em linhas de montagem de fábricas. Nos centros de atendimento da Amazon, os robôs desempenham um papel crucial para garantir que o processo de entrega em um dia seja possível. Graças à aquisição da empresa de robótica Kiva em 2012, os armazéns da Amazon apresentam exércitos de robôs quadrados semelhantes a grandes Roombas que se movimentam pelas prateleiras de produtos, levando-os aos “coletores” humanos para selecionar os itens certos de.

No entanto, embora ambos os processos reduzam bastante o tempo que os humanos levariam para concluir essas tarefas sem assistência, esses robôs executam apenas funcionalidades limitadas – deixando que os humanos realizem grande parte da precisão trabalhar.

Há uma boa razão para isso: embora o manuseio hábil seja algo que a maioria dos humanos considera natural, é algo extraordinariamente difícil para as máquinas. O toque humano é extremamente matizado. A pele possui uma estrutura mecânica altamente complexa, com milhares de terminações nervosas apenas nas pontas dos dedos, permitindo sensibilidade de altíssima resolução a detalhes finos e pressão. Com as nossas mãos podemos sentir vibrações, calor, forma, fricção e textura – até imperfeições submilimétricas ou mesmo de nível mícron. (Para uma visão simples e de baixa resolução de como a vida é difícil com capacidades de toque limitadas, veja como você consegue passar um único dia sem problemas usando luvas grossas. É provável que você os esteja arrancando muito antes do meio da manhã!)

Feedback sensorial

“O que dá aos humanos essa flexibilidade e destreza é o feedback sensorial que recebemos”, disse Lepora. “À medida que realizamos uma tarefa, recebemos feedback sensorial do ambiente. Para destreza, quando usamos as mãos, o feedback sensorial dominante é o nosso sentido do tato. Ele nos dá conteúdo, sensações e informações de alta resolução e alta informação sobre nosso ambiente para orientar nossas ações.”

Resolver esse problema exigirá avanços tanto em hardware quanto em software: garras robóticas mais flexíveis e hábeis, com habilidades superiores para reconhecer o que estão tocando e se comportar de acordo. Componentes menores e mais baratos ajudarão. Por exemplo, as abordagens às garras robóticas que utilizam câmaras para perceber o mundo datam pelo menos da década de 1970, com projetos como o da Universidade de Edimburgo. robô pioneiro Freddy. No entanto, só muito recentemente é que as câmaras se tornaram suficientemente pequenas para poderem caber numa peça de hardware do tamanho da ponta de um dedo humano. “Há cinco anos, a menor câmera que você poderia comprar tinha talvez alguns centímetros de diâmetro”, disse Lepora. “Agora você pode comprar câmeras com [apenas alguns] milímetros.”

Ainda há muito trabalho a ser feito antes que inovações como a detecção de pontas dos dedos macias possam ser incorporadas aos robôs para fornecer-lhes habilidades de detecção tátil. Mas quando isso acontecer, será uma mudança de jogo – seja para a construção de robôs capazes de realizar um maior número de tarefas. tarefas de ponta a ponta no local de trabalho (pense em um armazém totalmente automatizado da Amazon) ou até mesmo atuar em trabalhos de “alto contato”, como realizar papéis de cuidado.

À medida que os robôs se tornam mais integrados com a vida tal como a conhecemos, a capacidade de interagir em segurança com aqueles que os rodeiam tornar-se-á mais importante. Desde 1979, quando um operário de uma fábrica de Michigan chamado Robert Williams se tornou a primeira pessoa na história morta por um robô, os robôs têm sido frequentemente separados dos humanos como medida de segurança. Ao dar-lhes a capacidade de tocar com segurança, poderíamos começar a quebrar esta barreira.

O poder do toque

Há evidências que sugerem que, ao fazê-lo, os robôs podem aumentar a sua aceitação pelos humanos. As criaturas vivas, tanto humanas como outras, tocam-se umas às outras como meio de comunicação social – e, não, não apenas de forma sexual. Macacos bebês privados de contato tátil com a figura materna podem ficar estressados ​​e desnutridos. Nos humanos, um tapinha nas costas nos faz sentir bem. Fazer cócegas nos faz rir. Um breve toque corpo a corpo de um bibliotecário pode resultar em avaliações mais favoráveis ​​de uma biblioteca, e avaliações “simples” semelhantes. toques podem nos fazer dar mais gorjetas em um restaurante, gastar mais dinheiro em um restaurante ou avaliar um “tocador” como mais atraente.

Um estudo sobre o assunto, um artigo de 2009 intitulado “A pele como órgão social”, observa que: “Em geral, a pesquisa em neurociência social tende a se concentrar nos canais visuais e auditivos como rotas para informação social. No entanto, como a pele é o local de eventos e processos cruciais para a forma como pensamos, sentimos e interagimos uns com os outros, o toque pode mediar percepções sociais de várias maneiras.” O toque de um robô despertaria em nós sentimentos positivos, fazendo-nos sentir mais carinho pelas máquinas ou por outras coisas? tranquilizar-nos? É perfeitamente possível.

Um estudo de 56 pessoas interagindo com uma enfermeira robótica descobriram que os participantes relataram uma situação geralmente favorável resposta subjetiva ao toque iniciado pelo robô, seja para limpar a pele ou fornecer conforto. Outra pesquisa mais recente, intitulada “O poder persuasivo do Robot Touch”, também explorou esse tópico.

“[Pesquisas anteriores mostraram] que as pessoas tratam os computadores com educação, um comportamento que à primeira vista parece irracional em relação aos computadores”, Laura Kunold, professor assistente da faculdade de Psicologia no Design Centrado no Ser Humano de Sistemas Sócio-Digitais da Universidade Ruhr Bochum, na Alemanha, disse à Digital Trends. “Como os robôs têm corpos físicos, perguntei-me se os efeitos positivos, como estados emocionais positivos ou conformidade, que são conhecidos pelo toque interpessoal, pesquisa, também poderia ser obtido pelo toque de um robô.” Ela observou: “Os humanos – estudantes do nosso trabalho – geralmente estão abertos a gestos de toque não funcionais de um robô. Eles se divertiram em geral e descreveram o gesto como agradável e não prejudicial.”

À medida que as interações entre robôs se tornam mais comuns, o toque provavelmente será um aspecto importante de sua aceitação social. Como escreve George Elliot (não, deve ser dito, especificamente sobre robôs) em Middlemarch, “quem medirá a sutileza daqueles toques que transmitem a qualidade da alma e também do corpo?”

Os robôs estão cada vez mais capazes. Vários anos atrás, o Instituto de Tecnologia de Massachusetts construiu um robô macio, delicado o suficiente para capturar e depois soltar um peixe vivo enquanto nada em um tanque. Os robôs coletores de frutas e vegetais também podem identificar e colher produtos delicados como tomates sem esmagá-los em passata. Esperançosamente, em breve eles serão confiáveis ​​o suficiente para fazer a mesma coisa com mãos humanas.

Graças a trabalhos como esse realizados por pesquisadores do Bristol Robotics Laboratory, eles estão cada vez mais próximos.

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