Cum oamenii de știință le oferă roboților simțuri tactile asemănătoare oamenilor

Există o scenă de coșmar în filmul lui Guillermo del Toro din 2006 Labirintul lui Pan în care ne confruntăm cu o creatură umanoidă sinistră numită Omul Pale. Fără ochi în capul său monstruos și fără păr, Omul Palid, care seamănă cu un Voldemort fără ochi, vede cu ajutorul globilor oculari înfipți în palmele mâinilor sale. Folosind aceste apendice mărite oculare, pe care le ține în fața feței sale fără ochi ca niște ochelari, Omul Pale este capabil să vizualizeze și să se miște prin împrejurimile sale.

Aceasta descrie într-o anumită măsură activitatea desfășurată de cercetătorii de la Laboratorul de Robotică din Bristol din Regatul Unit – deși fără aspectul terifiant al groazei corporale. Numai în cazul lor, înlocuitorul Pale Man nu are pur și simplu un glob ocular în palma fiecărei mâini; are câte unul pe fiecare deget.

„În ultimii patru sau cinci ani, a avut loc o schimbare în domeniul sensibilizării tactile și al roboticii [sub forma] unei mișcări către utilizarea camerelor pentru senzori.”

profesorul Nathan Lepora, care conduce grupul de cercetare în robotică tactilă format din 15 membri pentru Laboratorul de robotică din Bristol, a declarat pentru Digital Trends. „Se numește percepție tactilă bazată pe optic și viziune. Motivul pentru care este prins este că există o înțelegere a informațiilor de înaltă rezoluție conținutul de la vârful degetelor este crucial pentru inteligența artificială [necesară] pentru a le controla sisteme.”

Tendințele digitale abordate mai întâi Munca lui Lepora în 2017, descriind o versiune timpurie a proiectului echipei sale ca fiind „alcătuită dintr-o cameră web care este montată într-un Vârful degetului moale imprimat 3D care urmărește pinii interni, conceput pentru a acționa ca receptorii tactili la om vârfurile degetelor.

De atunci, munca a avansat constant. În acest scop, echipa recent a publicat o nouă cercetare dezvăluirea ultimilor pași ai proiectului: crearea pielii tactile imprimate 3D care ar putea da într-o zi mâinile protetice sau roboții autonomi un simț al atingerii mult mai potrivit cu oamenii în carne și oase mâinile.

Rețeaua imprimată 3D constă din papile asemănătoare unor ace care imită o structură dermică similară care se găsește între straturile epidermice exterioare și cele interioare ale pielii umane. Acestea pot produce semnale nervoase artificiale, care, atunci când sunt măsurate, seamănă cu înregistrările neuronilor reali. care permit mecanoreceptorilor corpului să identifice forma și presiunea obiectelor sau suprafețelor când atins.

„Când am făcut această comparație a semnalelor care ies de la vârful degetelor noastre artificiale cu datele reale, am găsit o potrivire foarte asemănătoare între cele două seturi de date, cu același tip de dealuri și văi [găsite pe ambele]”, Lepora explicat.

Combinând aceste informații despre receptorul pielii imprimate 3D cu datele preluate de la camerele mici încorporate, echipa ar putea speranțele, să fie cheia pentru deblocarea unui vis pe termen lung în inteligența artificială și robotică: un simț artificial al atingere.

Toate cele cinci simțuri

Deși nu toți cercetătorii ar fi neapărat de acord, poate cel mai larg obiectiv fundamental al AI este replicarea inteligența umană (sau, cel puțin, capacitatea de a îndeplini toate sarcinile de care oamenii sunt capabili) în interiorul unui calculator. Asta înseamnă să descoperi modalități de a recrea cele cinci simțuri – văzul, auzul, mirosul, gustul și atingerea – sub formă de software. Numai atunci pot posibile teste de Inteligență Generală Artificială, cum ar fi propunerea „Test de cafea” (un robot cu adevărat inteligent ar trebui să fie capabil să intre într-o casă și să-și aprovizioneze ingredientele și componentele necesare pentru a face o ceașcă de cafea).

Până în prezent, s-a făcut multă atenție și progrese în ceea ce privește recunoașterea imaginilor și audio. Mai puțină atenție, dar totuși puțină, a fost acordată mirosului și gustului. Senzorii inteligenți echipați cu inteligență artificială pot identifica sute de mirosuri diferite într-o bază de date prin dezvoltarea unui „nas digital.” Testere digitale de gust, capabile să dea măsuri obiective în privința aromei, fac și ele obiectul anchetei. Dar atingerea rămâne atrăgător de la îndemână.

„Suntem mai conștienți de domenii precum viziunea”, a spus Lepora, explicând de ce concentrarea a fost frecvent în altă parte pentru cercetători. „Din acest motiv, îi acordăm mai multă importanță în ceea ce privește ceea ce facem în fiecare zi. Dar când vine vorba de atingere, de cele mai multe ori nici nu suntem conștienți că îl folosim. Și cu siguranță nu că este atât de important pe cât este. Cu toate acestea, dacă îți iei simțul tactil, mâinile tale ar fi total inutile. Nu puteai face nimic cu ei.”

Acest lucru nu înseamnă că roboții s-au ferit de a interacționa cu obiectele din lumea reală. Timp de mai bine de jumătate de secol, roboții industriali cu axe limitate de mișcare și acțiuni simple, cum ar fi apucarea și rotirea, au fost folosiți pe liniile de asamblare din fabrică. În centrele de livrare Amazon, roboții joacă un rol crucial în asigurarea faptului că procesul de livrare de o zi este posibil. Datorită achiziției în 2012 a companiei de robotică Kiva, depozitele Amazon au armate de roboți cutiți similari cu Roombas-uri mari care se amestecă pe rafturile de produse, aducându-le „culegătorilor” umani pentru a selecta articolele potrivite din.

Cu toate acestea, în timp ce ambele procese reduc foarte mult timpul necesar oamenilor pentru a îndeplini aceste sarcini neasistați, acești roboți îndeplinesc doar o funcționalitate limitată - lăsând oamenii să efectueze o mare parte din precizie. muncă.

Există un motiv întemeiat pentru acest lucru: deși manipularea cu dibăcie este ceva ce majoritatea oamenilor consideră de la sine înțeles, este ceva extraordinar de dificil pentru mașini. Atingerea umană este extrem de nuanțată. Pielea are o structură mecanică extrem de complexă, cu mii de terminații nervoase doar în vârful degetelor, permițând sensibilitate la rezoluție extrem de ridicată la detalii fine și presiune. Cu mâinile noastre putem simți vibrații, căldură, formă, frecare și textura – până la imperfecțiuni submilimetrice sau chiar la nivel de microni. (Pentru o viziune simplă, cu rezoluție scăzută, a cât de dificilă este viața cu capacități de atingere limitate, vedeți cât de ușor puteți trece printr-o singură zi în timp ce purtați mănuși groase. Sunt șanse să le rupeți cu mult înainte de miezul dimineții!)

Feedback senzorial

„Lucrul care le oferă oamenilor acea flexibilitate și dexteritate este feedback-ul senzorial pe care îl primim”, a spus Lepora. „Pe măsură ce facem o sarcină, primim feedback senzorial din mediul înconjurător. Pentru dexteritate, atunci când ne folosim mâinile, acel feedback senzorial dominant este simțul nostru tactil. Ne oferă conținut de înaltă rezoluție, informații, senzații și informații despre mediul nostru pentru a ne ghida acțiunile.”

Soluționarea acestei probleme va necesita progrese atât în ​​hardware, cât și în software: roboți de prindere mai flexibili, dibaci, cu abilități superioare de a recunoaște ceea ce ating și de a se comporta în consecință. Componentele mai mici și mai ieftine vor ajuta. De exemplu, abordările roboților de prindere care folosesc camere pentru a percepe lumea datează cel puțin din anii 1970, cu proiecte precum Universitatea din Edinburgh. pionierul robot Freddy. Cu toate acestea, abia recent camerele au devenit suficient de mici încât să se potrivească într-o piesă hardware de dimensiunea unui deget uman. „Acum cinci ani, cea mai mică cameră pe care o puteai cumpăra avea o lățime de câțiva centimetri”, a spus Lepora. „Acum puteți cumpăra camere care au [doar câțiva] milimetri.”

Mai este mult de făcut înainte ca inovațiile precum detectarea vârfurilor moi ale degetelor să poată fi încorporate în roboți pentru a le oferi abilități de detectare tactilă. Dar atunci când se va întâmpla acest lucru, va schimba jocul - fie pentru construirea de roboți care sunt capabili să efectueze un număr mai mare de sarcini end-to-end la locul de muncă (gândiți-vă la un depozit Amazon complet automat) sau chiar să acționați în locuri de muncă „de interes”, cum ar fi efectuarea rolurile de îngrijire.

Pe măsură ce roboții devin mai strâns integrați cu viața așa cum o cunoaștem, capacitatea de a interacționa în siguranță cu cei din jurul lor va deveni mai importantă. Încă din 1979, când un muncitor din fabrică din Michigan pe nume Robert Williams a devenit prima persoană din istorie ucisă de un robot, roboții au fost adesea separați de oameni ca măsură de siguranță. Dându-le capacitatea de a atinge în siguranță, am putea începe să dărâmăm această barieră.

Puterea atingerii

Există dovezi care sugerează că, făcând acest lucru, roboții își pot spori acceptarea de către oameni. Creaturile vii, atât umane, cât și de altă natură, se ating între ele ca mijloc de comunicare socială – și, nu, nu doar într-o manieră sexuală. Sugarii de maimuțe care sunt lipsiți de contactul tactil cu o siluetă maternă pot deveni stresați și prost hrăniți. La oameni, o bătaie pe spate ne face să ne simțim bine. Gâdilatul ne face să râdem. O scurtă atingere corp la mână din partea unui bibliotecar poate avea ca rezultat recenzii mai favorabile ale unei biblioteci și „simple” similare atingerile ne pot face să dăm mai mult bacșiș într-un restaurant, să cheltuim mai mulți bani într-un restaurant sau să evaluăm un „tocher” ca mai mult atractiv.

Un studiu al subiectului, o lucrare din 2009 intitulată „Pielea ca organ social”, notează că: „În general, cercetarea în neuroștiință socială tinde să se concentreze pe canalele vizuale și auditive ca rute pentru informații sociale. Cu toate acestea, deoarece pielea este locul evenimentelor și proceselor cruciale pentru modul în care gândim, simțim și interacționăm unul cu celălalt, atingerea poate media percepții sociale în diferite moduri.” Atingerea unui robot ar provoca sentimente pozitive din partea noastră, făcându-ne să ne simțim mai dragi față de mașini sau altfel liniştit? Este cu totul posibil.

Un studiu din 56 de persoane care interacționează cu o asistentă robotică au constatat că participanții au raportat o situație generală favorabilă răspuns subiectiv la atingerea inițiată de robot, indiferent dacă aceasta a fost pentru curățarea pielii sau pentru furnizare confort. O altă cercetare, mai recentă, intitulată „Puterea de convingere a atingerii robotului”, a explorat și acest subiect.

„[Cercetările anterioare au arătat] că oamenii tratează computerele politicos, un comportament care la prima vedere pare nerezonabil față de computere.” Laura Kunold, profesor asistent la facultatea de Psihologie în proiectarea centrată pe om a sistemelor socio-digitale de la Universitatea Ruhr din Germania din Bochum, a declarat pentru Digital Trends. „Deoarece roboții au corpuri fizice, m-am întrebat dacă efecte pozitive, cum ar fi stările emoționale pozitive sau conformitatea, care sunt cunoscute din atingerea interpersonală cercetare, ar putea fi, de asemenea, obținute prin atingerea unui robot.” Ea a remarcat: „Oamenii – studenții din munca noastră – sunt, în general, deschiși la gesturi tactile nefuncționale din partea unui robot. Ei au fost în general amuzați și au descris gestul ca fiind plăcut și nevătămător.”

Pe măsură ce interacțiunile cu roboți devin mai comune, atingerea va fi probabil un aspect important al acceptării lor sociale. După cum scrie George Elliot (nu, ar trebui spus, în special despre roboți) în Middlemarch, „cine va măsura subtilitatea acelor atingeri care transmit atât calitatea sufletului, cât și a corpului?”

Roboții devin tot mai capabili. Cu câțiva ani în urmă, Massachusetts Institute of Technology a construit un robot moale suficient de delicat pentru a captura și apoi eliberează un pește viu în timp ce înoată într-un rezervor. Roboții de cules de fructe și legume pot, de asemenea, să identifice și apoi să culeagă produse delicate precum roșiile fără a le zdrobi în passată. Sperăm că vor fi în curând suficient de fiabile pentru a face același lucru cu mâinile umane.

Datorită unor astfel de lucrări efectuate de cercetătorii de la Bristol Robotics Laboratory, ei se apropie tot timpul.

Recomandările editorilor

• Premiile Digital Trends Tech For Change CES 2023
• Cum vom ști când un AI devine de fapt sensibil?
• Arhitectura algoritmică: Ar trebui să lăsăm A.I. proiectați clădiri pentru noi?
• A.I. care sesizează emoții. este aici și ar putea fi la următorul interviu de angajare
• Târgul Mondial 2.0: Misiunea de a reînvia cea mai mare expoziție tehnologică din toate timpurile