Како научници дају роботима људска тактилна чула

Постоји кошмарна сцена у филму Гиљерма дел Тора из 2006 Панов лавиринт у којој се суочавамо са злокобним хуманоидним створењем званим Бледи човек. Без очију у својој монструозној глави без длаке, Бледи човек, који подсећа на безочног Волдеморта, види помоћу очних јабучица уграђених у дланове. Користећи ове окуларно увећане додатке, које држи испред свог безочног лица као наочаре, бледи човек је у стању да визуализује и креће се кроз своју околину.

Ово у одређеној мери описује рад који обављају истраживачи у Бристолској лабораторији за роботику у Бристолу - иако без целог застрашујућег аспекта хорора тела. Само у њиховом случају, замена Пале Ман једноставно нема по једну очну јабучицу на длану сваке руке; има по једну на сваком прсту.

„У последњих четири или пет година догодила се промена у области тактилног сензора и роботике [у облику] померања ка коришћењу камера за сензоре“, професор Натан Лепора, који води 15-члану истраживачку групу за тактилну роботику за лабораторију за роботику у Бристолу, рекао је за Дигитал Трендс. „То се зове оптичко и визуелно тактилно сенсирање. Разлог који је ухваћен је зато што постоји разумевање да су информације високе резолуције садржај са врхова прстију је кључан за вештачку интелигенцију [потребну] да контролише ове системи.”

Прво покривени дигитални трендови Рад Лепоре у 2017, описујући рану верзију пројекта његовог тима као „састављену од веб камере која је монтирана у 3Д штампани меки врх прста који прати унутрашње игле, дизајниране да делују као рецептори за додир код људи врховима прстију.

Од тада, посао је стално напредовао. У том циљу, тим недавно објавио ново истраживање откривајући најновије кораке у пројекту: Креирање 3Д штампане тактилне коже која би једног дана могла дати протетске руке или аутономни роботи осећај додира далеко више у складу са људским бићем од крви и меса руке.

3Д штампана мрежа се састоји од папила налик иглама које опонашају сличну структуру коже која се налази између спољашњег епидермалног и унутрашњег слоја коже на људској кожи. Они могу произвести вештачке нервне сигнале, који, када се мере, подсећају на снимке стварних неурона који омогућавају механорецепторима тела да идентификују облик и притисак предмета или површина када дирнут.

„Када смо урадили ово поређење сигнала који долазе са наших вештачких врхова прстију са стварним подацима, открили смо веома слично подударање између два скупа података, са истом врстом брда и долина [пронађених на оба]“, Лепора објаснио.

Комбиновањем ове 3Д штампане информације о рецептору коже са подацима узетим са сићушних уграђених камера, тим би могао наде, бити кључ за откључавање дугорочног сна у вештачкој интелигенцији и роботици: вештачки осећај за додирнути.

Сва пет чула

Иако се не би сваки истраживач нужно сложио, можда је најшири основни циљ АИ да реплицира људска интелигенција (или, барем, способност обављања свих задатака за које су људи способни) унутар рачунар. То значи проналажење начина да се поново креирају пет чула – вид, слух, мирис, укус и додир – у софтверском облику. Тек тада могу потенцијални тестови вештачке опште интелигенције, као што је предложени „Тест кафе” (заиста интелигентан робот би требало да буде способан да уђе у кућу и набави неопходне састојке и компоненте потребне за прављење шољице кафе).

До данас је много пажње и напретка учињено када је у питању препознавање слике и звука. Мање пажње, али ипак нешто, посвећено је мирису и укусу. Паметни сензори опремљени вештачком интелигенцијом могу да идентификују стотине различитих мириса у бази података кроз развој „дигитални нос.” Дигитални тестери укуса, који могу дати објективне мере у погледу укуса, такође су предмет истраживања. Али додир остаје примамљиво ван домашаја.

„Свесније смо области попут визије“, рекла је Лепора, објашњавајући зашто је фокус истраживача често био негде другде. „Због тога јој приписујемо већи значај у смислу онога што радимо сваки дан. Али када је у питању додир, већину времена нисмо ни свесни да га користимо. И свакако не да је толико важно колико јесте. Међутим, ако вам одузмете чуло додира, ваше руке би биле потпуно бескорисне. Ниси могао ништа да урадиш са њима."

Ово не значи да су се роботи клонили интеракције са стварним објектима. Више од пола века, индустријски роботи са ограниченим осовинама кретања и једноставним радњама као што су грабљење и ротирање су коришћени на фабричким монтажним линијама. У Амазон центрима за испуњење, роботи играју кључну улогу у обезбеђивању једнодневног процеса испоруке. Захваљујући аквизицији компаније за роботику Кива 2012, Амазон складишта садрже армије робота у облику кутије сличних велике Роомбасе које се крећу по полицама производа, доводећи их до људских „бирача“ да одаберу праве артикле из.

Међутим, док оба ова процеса увелико смањују време које би људима било потребно да заврше ове задатке без помоћи, ови роботи обављају само ограничену функционалност – остављајући људима велики део прецизности рад.

Постоји добар разлог за ово: иако је спретно руковање нешто што већина људи узима здраво за готово, то је нешто што је изузетно тешко за машине. Људски додир је изузетно нијансиран. Кожа има веома сложену механичку структуру, са хиљадама нервних завршетака само у врховима прстију, што омогућава изузетно високу резолуцију осетљивости на фине детаље и притисак. Својим рукама можемо осетити вибрације, топлоту, облик, трење и текстуру – све до несавршености субмилиметарског или чак микронског нивоа. (За једноставну визију ниске резолуције о томе колико је живот тежак са ограниченим могућностима додира, погледајте како глатко можете проћи кроз један дан док носите дебеле рукавице. Шансе су да их откинете много пре јутра!)

Сензорна повратна информација

„Оно што људима даје ту флексибилност и спретност је сензорна повратна информација коју добијамо“, рекла је Лепора. „Док обављамо задатак, добијамо сензорне повратне информације из околине. За спретност, када користимо руке, та доминантна сензорна повратна информација је наш осећај додира. Даје нам садржај високе резолуције, високе информације, сензације и информације о нашем окружењу које ће водити наше акције.”

Решавање овог проблема захтева напредак и у хардверу и у софтверу: флексибилнији, спретнији роботски хватачи са супериорним способностима да препознају шта додирују и понашају се у складу са тим. Мање, јефтиније компоненте ће помоћи. На пример, приступи роботским хватаљкама који користе камере за перцепцију света датирају још од 1970-их, са пројектима као што је Универзитет у Единбургу. пионирски робот Фредди. Међутим, тек недавно су камере постале довољно мале да могу да се уклопе у комад хардвера величине врха људског прста. „Пре пет година, најмања камера коју сте могли да купите била је пречника можда неколико центиметара“, рекао је Лепора. „Сада можете купити камере од [само неколико] милиметара.“

Има још много посла да се уради пре него што се иновације попут сензора меких врхова прстију могу уградити у роботе како би им дали способности тактилног сензора. Али када се то догоди, то ће променити игру – било да се ради о изградњи робота који су у стању да изврше већи број задаци од краја до краја на радном месту (мислите на потпуно аутоматизовано Амазон складиште) или чак делујте у пословима „високог додира“ попут обављања улоге бриге.

Како роботи постају чвршће интегрисани са животом какав познајемо, способност безбедне интеракције са онима око њих ће постати важнија. Још од 1979. године, када је радник фабрике у Мичигену по имену Роберт Вилијамс постао прва особа у историји коју је убио робот, роботи су често били одвојени од људи из безбедносних разлога. Дајући им могућност да безбедно додирују, могли бисмо да почнемо да рушимо ову баријеру.

Моћ додира

Постоје докази који указују на то да, чинећи то, роботи могу побољшати прихватање од стране људи. Жива бића, људска и другачија, додирују се као средство друштвене комуникације – и, не, не само на сексуални начин. Мајмуни који су лишени тактилног контакта са мајчином фигуром могу постати под стресом и лоше храњени. Код људи, тапшање по леђима чини да се осећамо добро. Голицање нас засмејава. Кратак додир од руке до руке од стране библиотекара може резултирати повољнијим прегледима библиотеке и сличним „једноставним“ додири могу да нас натерају да више напојимо у ресторану, потрошимо више новца у ресторану или да оценимо „тоуцхера“ као више привлачан.

Једна студија на ову тему, рад из 2009. под називом „Кожа као друштвени орган“, примећује да: „Уопштено говорећи, истраживања социјалне неуронауке имају тенденцију да се фокусирају на визуелне и слушне канале као путеве за друштвене информације. Међутим, пошто је кожа место догађаја и процеса који су кључни за начин на који размишљамо, осећамо се и комуницирамо једни с другима, додир може да посредује друштвене перцепције на различите начине“. Додир од робота би код нас изазвао позитивна осећања, чинећи да се више осећамо према машинама или на неки други начин реассуреус? То је сасвим могуће.

Једна студија од 56 људи који су у интеракцији са роботском медицинском сестром открили да су учесници пријавили генерално повољан субјективни одговор на додир који је покренуо робот, било да се ради о чишћењу њихове коже или пружању удобности. Још једно, новије истраживање под насловом „Убедљива моћ додира робота”, такође је истражио ову тему.

„[Претходно истраживање је показало] да се људи понашају љубазно према рачунарима, што је понашање које на први поглед изгледа неразумно према рачунарима“, Лаура Кунолд, доцент на Факултету за психологију у дизајну друштвено-дигиталних система усредсређен на човека на немачком Рур универзитету у Бохуму, рекао је за Дигитал Трендс. „Пошто роботи имају физичка тела, питао сам се да ли позитивни ефекти као што су позитивна емоционална стања или усклађеност, који су познати из међуљудског додира истраживања, такође могу бити изазвани додиром од робота." Она је приметила: „Људи — студенти у нашем раду — су генерално отворени за нефункционалне покрете додира од стране робот. Свеукупно су се забављали и описали су тај гест као пријатан и без повређивања.”

Како интеракције робота постају све уобичајеније, додир ће вероватно бити важан аспект њиховог друштвеног прихватања. Како пише Џорџ Елиот (не, треба рећи, посебно о роботима) у Миддлемарцх, „ко ће мерити суптилност оних додира који преносе квалитет душе као и тела?“

Роботи постају све способнији. Пре неколико година, Массацхусеттс Институте оф Тецхнологи је направио меког робота који је довољно деликатан да ухвати, а затим пусти живу рибу како плива у резервоару. Роботи за брање воћа и поврћа такође могу да идентификују и затим беру деликатни производи попут парадајза а да их не згњечите у пасату. Надамо се да ће ускоро бити довољно поуздани да ураде исту ствар људским рукама.

Захваљујући таквом раду који спроводе истраживачи у лабораторији за роботику Бристол, они су све време све ближе.

Препоруке уредника

• Дигитал Трендс’ Тецх Фор Цханге ЦЕС 2023 награде
• Како ћемо знати када АИ заправо постаје свестан?
• Алгоритамска архитектура: треба ли дозволити А.И. дизајнирати зграде за нас?
• Осећајући емоције А.И. је овде, и то би могло бити на вашем следећем интервјуу за посао
• Светски сајам 2.0: Мисија да се васкрсне највећа технолошка изложба свих времена