วิธีที่นักวิทยาศาสตร์ให้ประสาทสัมผัสเหมือนมนุษย์กับหุ่นยนต์

มี ฉากฝันร้าย ในภาพยนตร์เรื่องปี 2549 ของ Guillermo del Toro เขาวงกตของแพน ซึ่งเรากำลังเผชิญหน้ากับสิ่งมีชีวิตรูปร่างคล้ายมนุษย์ที่น่ากลัวที่เรียกว่า Pale Man เมื่อไม่มีดวงตาอยู่ในศีรษะอันมหึมาและไม่มีขน ชายหน้าซีดที่มีลักษณะคล้ายกับโวลเดอมอร์ตที่ไม่มีดวงตา มองเห็นได้ด้วยความช่วยเหลือของลูกตาที่ฝังอยู่ในฝ่ามือของเขา การใช้อวัยวะเสริมตาซึ่งเขายกขึ้นต่อหน้าใบหน้าที่ไร้ตาเหมือนแว่นตา ทำให้ Pale Man สามารถมองเห็นและเคลื่อนที่ผ่านสภาพแวดล้อมของเขาได้

ในระดับหนึ่งเป็นการอธิบายถึงงานที่ดำเนินการโดยนักวิจัยที่ Bristol Robotics Laboratory ของสหราชอาณาจักร แม้ว่าจะปราศจากแง่มุมสยองขวัญทางร่างกายที่น่าสะพรึงกลัวก็ตาม เฉพาะในกรณีของพวกเขา ตัวสำรอง Pale Man ไม่ได้มีเพียงลูกตาเดียวในฝ่ามือแต่ละข้างเท่านั้น เขามีหนึ่งนิ้วแต่ละนิ้ว

“ในช่วงสี่หรือห้าปีที่ผ่านมา มีการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นในด้านการตรวจจับสัมผัสและหุ่นยนต์ [ในรูปแบบ] ไปสู่การใช้กล้องสำหรับเซ็นเซอร์” ศาสตราจารย์ นาธาน เลโปราซึ่งเป็นผู้นำกลุ่มวิจัยหุ่นยนต์สัมผัสสัมผัส 15 คนสำหรับห้องปฏิบัติการหุ่นยนต์บริสตอล กล่าวกับ Digital Trends “มันเรียกว่าการตรวจจับสัมผัสด้วยแสงและการมองเห็น เหตุผลที่ถูกจับได้ก็เพราะว่ามีความเข้าใจว่าข้อมูลมีความละเอียดสูง เนื้อหาจากปลายนิ้วเป็นสิ่งสำคัญสำหรับปัญญาประดิษฐ์ (จำเป็น) ในการควบคุมสิ่งเหล่านี้ ระบบ”

ครอบคลุม Digital Trends ก่อน งานของ Lepora ในปี 2560โดยอธิบายถึงโปรเจ็กต์เวอร์ชันแรกๆ ของทีมของเขาว่า "ประกอบด้วยเว็บแคมที่ติดตั้งอยู่ใน ปลายนิ้วแบบอ่อนที่พิมพ์แบบ 3 มิติ ซึ่งติดตามหมุดภายใน ได้รับการออกแบบให้ทำหน้าที่เหมือนตัวรับการสัมผัสในมนุษย์ ปลายนิ้ว

ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมางานก็ก้าวหน้าอย่างต่อเนื่อง โดยล่าสุดทางทีมงาน ตีพิมพ์งานวิจัยใหม่ เผยขั้นตอนล่าสุดในโครงการ: การสร้างผิวสัมผัสที่พิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติที่วันหนึ่งอาจเกิดขึ้น มือเทียมหรือหุ่นยนต์อัตโนมัติมีความรู้สึกสัมผัสมากกว่ามนุษย์ที่มีเนื้อและเลือด มือ.

ตาข่ายที่พิมพ์แบบ 3 มิติประกอบด้วยปุ่มคล้ายเข็มหมุด ซึ่งเลียนแบบโครงสร้างผิวหนังที่คล้ายกัน ซึ่งพบระหว่างชั้นผิวหนังชั้นนอกและชั้นผิวหนังชั้นในบนผิวหนังของมนุษย์ สิ่งเหล่านี้สามารถสร้างสัญญาณประสาทเทียม ซึ่งเมื่อวัดแล้วจะคล้ายกับการบันทึกของเซลล์ประสาทจริง ที่ช่วยให้ตัวรับกลไกของร่างกายสามารถระบุรูปร่างและแรงกดของสิ่งของหรือพื้นผิวได้เมื่อใด สัมผัส

“เมื่อเราทำการเปรียบเทียบสัญญาณที่ออกมาจากปลายนิ้วเทียมของเรากับข้อมูลจริง เราพบว่า การจับคู่ที่คล้ายกันมากระหว่างชุดข้อมูลทั้งสองชุด โดยมีเนินเขาและหุบเขาประเภทเดียวกัน [พบทั้งสองชุด]” Lepora อธิบาย

ทีมงานอาจรวมข้อมูลตัวรับผิวหนังที่พิมพ์แบบ 3 มิติเข้ากับข้อมูลที่นำมาจากกล้องฝังตัวขนาดเล็ก หวังว่าจะเป็นกุญแจสำคัญในการไขความฝันระยะยาวในด้านปัญญาประดิษฐ์และหุ่นยนต์: ความรู้สึกประดิษฐ์ของ สัมผัส.

ประสาทสัมผัสทั้งห้า

แม้ว่านักวิจัยทุกคนจะไม่เห็นด้วย แต่บางทีเป้าหมายพื้นฐานที่กว้างที่สุดของ AI ก็คือการจำลอง ความฉลาดของมนุษย์ (หรืออย่างน้อยความสามารถในการดำเนินงานทั้งหมดที่มนุษย์สามารถทำได้) ภายใน คอมพิวเตอร์. นั่นหมายถึงการหาวิธีที่จะสร้างประสาทสัมผัสทั้งห้าขึ้นมาใหม่ ทั้งการมองเห็น การได้ยิน กลิ่น รสชาติ และการสัมผัส ในรูปแบบซอฟต์แวร์ จากนั้นเท่านั้นที่สามารถทดสอบศักยภาพของปัญญาประดิษฐ์ทั่วไปได้เช่นที่เสนอ”การทดสอบกาแฟ” (หุ่นยนต์ที่ชาญฉลาดอย่างแท้จริงควรจะสามารถเดินเข้าไปในบ้านและจัดหาส่วนผสมและส่วนประกอบที่จำเป็นในการทำกาแฟได้)

จนถึงปัจจุบัน มีการให้ความสนใจและความก้าวหน้ามากมายในเรื่องของการจดจำภาพและเสียง ความใส่ใจน้อยลง แต่ก็ยังมีบ้างที่ให้ความสำคัญกับกลิ่นและรสชาติ เซ็นเซอร์อัจฉริยะที่ติดตั้ง AI สามารถระบุกลิ่นที่แตกต่างกันหลายร้อยกลิ่นในฐานข้อมูลผ่านการพัฒนา “จมูกดิจิตอล.” ผู้ทดสอบรสชาติแบบดิจิตอลซึ่งสามารถให้มาตรการที่เป็นกลางเกี่ยวกับรสชาติได้ก็เป็นเรื่องที่ต้องตรวจสอบเช่นกัน แต่สัมผัสยังคงเย้ายวนใจจนเกินเอื้อม

“เราตระหนักรู้มากขึ้นในเรื่องต่างๆ เช่น การมองเห็น” Lepora กล่าว โดยอธิบายว่าเหตุใดการมุ่งเน้นที่นักวิจัยจึงมักไปที่อื่น “ด้วยเหตุนี้ เราจึงให้ความสำคัญกับสิ่งนี้มากขึ้นในแง่ของสิ่งที่เราทำทุกวัน แต่เมื่อพูดถึงการสัมผัส ส่วนใหญ่แล้วเราไม่รู้ด้วยซ้ำว่าเรากำลังใช้มันอยู่ และแน่นอนว่าไม่ใช่ว่ามันสำคัญเท่าที่ควร อย่างไรก็ตาม หากคุณละความรู้สึกสัมผัส มือของคุณก็จะไร้ประโยชน์โดยสิ้นเชิง คุณไม่สามารถทำอะไรกับพวกเขาได้”

นี่ไม่ได้เป็นการบอกว่าหุ่นยนต์หลีกเลี่ยงการโต้ตอบกับวัตถุในโลกแห่งความเป็นจริง เป็นเวลากว่าครึ่งศตวรรษแล้วที่หุ่นยนต์อุตสาหกรรมที่มีแกนการเคลื่อนที่ที่จำกัดและการกระทำที่เรียบง่าย เช่น การคว้าและการหมุน ได้ถูกนำมาใช้ในสายการประกอบของโรงงาน ในศูนย์ปฏิบัติตามคำสั่งซื้อของ Amazon หุ่นยนต์มีบทบาทสำคัญในการรับประกันว่ากระบวนการจัดส่งภายในหนึ่งวันจะเป็นไปได้ ต้องขอบคุณการเข้าซื้อกิจการบริษัทหุ่นยนต์ Kiva ในปี 2555 คลังสินค้าของ Amazon จึงมีกองทัพหุ่นยนต์กล่องคล้ายกับ Roombas ขนาดใหญ่ที่สับเปลี่ยนไปตามชั้นวางสินค้า และนำไปให้ “คนหยิบ” ของมนุษย์เพื่อเลือกรายการที่เหมาะสม จาก.

อย่างไรก็ตาม แม้ว่ากระบวนการทั้งสองนี้จะช่วยลดเวลาที่ต้องใช้ของมนุษย์ในการทำงานเหล่านี้ให้สำเร็จลงอย่างมาก หุ่นยนต์เหล่านี้มีฟังก์ชันการทำงานที่จำกัดโดยไม่ได้รับความช่วยเหลือ ส่งผลให้มนุษย์ดำเนินการได้อย่างแม่นยำมาก งาน.

มีเหตุผลที่ดีสำหรับสิ่งนี้: แม้ว่าการจัดการที่คล่องแคล่วเป็นสิ่งที่มนุษย์ส่วนใหญ่มองข้ามไป แต่ก็เป็นสิ่งที่ยากเป็นพิเศษสำหรับเครื่องจักร สัมผัสของมนุษย์มีความละเอียดอ่อนอย่างยิ่ง ผิวหนังมีโครงสร้างทางกลที่ซับซ้อนสูง โดยมีปลายประสาทหลายพันเส้นอยู่ที่ปลายนิ้วเพียงอย่างเดียว ทำให้มีความไวต่อรายละเอียดและแรงกดที่มีความละเอียดสูงมาก ด้วยมือของเรา เราสัมผัสได้ถึงการสั่นสะเทือน ความร้อน รูปร่าง แรงเสียดทาน และพื้นผิว ไปจนถึงความไม่สมบูรณ์ระดับมิลลิเมตรหรือแม้แต่ระดับไมครอน (สำหรับการมองเห็นที่เรียบง่ายและมีความละเอียดต่ำว่าชีวิตยากลำบากเพียงใดด้วยความสามารถในการสัมผัสที่จำกัด โปรดดูว่าคุณสวมถุงมือหนาๆ ตลอดทั้งวันโดยสวมถุงมือหนาๆ ได้อย่างไร เป็นไปได้ว่าคุณกำลังฉีกมันออกก่อนเที่ยงวัน!)

การตอบสนองทางประสาทสัมผัส

“สิ่งที่ทำให้มนุษย์มีความยืดหยุ่นและความคล่องตัวคือการตอบรับทางประสาทสัมผัสที่เราได้รับ” Lepora กล่าว “ในขณะที่เรากำลังทำงาน เราจะได้รับการตอบสนองทางประสาทสัมผัสจากสิ่งแวดล้อม เพื่อความคล่องแคล่ว เมื่อเราใช้มือ การตอบรับทางประสาทสัมผัสที่โดดเด่นนั้นคือประสาทสัมผัสของเรา มันทำให้เรามีเนื้อหาที่มีความละเอียดสูง ข้อมูลความรู้สึก และข้อมูลเกี่ยวกับสภาพแวดล้อมของเราเพื่อเป็นแนวทางในการดำเนินการของเรา”

การไขปัญหานี้ต้องใช้ความก้าวหน้าทั้งในด้านฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์: มือจับหุ่นยนต์ที่มีความยืดหยุ่นและคล่องแคล่วมากขึ้น พร้อมด้วยความสามารถที่เหนือกว่าในการจดจำสิ่งที่พวกเขาสัมผัสและประพฤติตามนั้น ส่วนประกอบที่เล็กกว่าและราคาถูกกว่าจะช่วยได้ ตัวอย่างเช่น แนวทางการใช้มือจับหุ่นยนต์ที่ใช้กล้องในการรับรู้โลกย้อนกลับไปอย่างน้อยก็ย้อนกลับไปในทศวรรษ 1970 โดยมีโครงการต่างๆ เช่น โครงการของมหาวิทยาลัยเอดินบะระ หุ่นยนต์เฟรดดี้ผู้บุกเบิก. อย่างไรก็ตาม เพิ่งไม่นานมานี้เองที่กล้องมีขนาดเล็กพอที่จะใส่ลงในชิ้นส่วนฮาร์ดแวร์ขนาดเท่าปลายนิ้วของมนุษย์ได้ “เมื่อห้าปีที่แล้ว กล้องที่เล็กที่สุดที่คุณสามารถซื้อได้อาจมีเส้นผ่านศูนย์กลางสองสามเซนติเมตร” Lepora กล่าว “ตอนนี้คุณสามารถซื้อกล้องที่มีขนาด [เพียงไม่กี่] มิลลิเมตรได้แล้ว”

ยังมีงานที่ต้องทำอีกมากก่อนที่นวัตกรรมต่างๆ เช่น การตรวจจับปลายนิ้วที่อ่อนนุ่มจะสามารถรวมเข้ากับหุ่นยนต์เพื่อให้หุ่นยนต์มีความสามารถในการรับรู้สัมผัสได้ แต่เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้น มันจะเป็นตัวเปลี่ยนเกม ไม่ว่าจะเป็นการสร้างหุ่นยนต์ที่สามารถดำเนินการได้จำนวนมากขึ้น งานแบบ end-to-end ในที่ทำงาน (ลองนึกถึงคลังสินค้าของ Amazon ที่เป็นอัตโนมัติทั้งหมด) หรือแม้แต่ดำเนินการในงาน "ที่มีการสัมผัสสูง" เช่น การแสดง บทบาทการดูแล

เมื่อหุ่นยนต์ผสานเข้ากับชีวิตอย่างที่เรารู้ๆ กันมากขึ้น ความสามารถในการโต้ตอบกับคนรอบข้างอย่างปลอดภัยจึงมีความสำคัญมากขึ้น นับตั้งแต่ปี 1979 เมื่อพนักงานในโรงงานในมิชิแกนชื่อ Robert Williams กลายเป็นบุคคลแรกในประวัติศาสตร์ที่ถูกหุ่นยนต์ฆ่า หุ่นยนต์มักถูกแยกออกจากมนุษย์เพื่อความปลอดภัย ด้วยการให้พวกเขาสัมผัสได้อย่างปลอดภัย เราก็สามารถเริ่มทลายกำแพงนี้ลงได้

พลังแห่งการสัมผัส

มีหลักฐานที่ชี้ให้เห็นว่าการทำเช่นนี้ หุ่นยนต์อาจเพิ่มการยอมรับจากมนุษย์ สิ่งมีชีวิตทั้งมนุษย์และอย่างอื่น สัมผัสกันในการสื่อสารทางสังคม และไม่ ไม่ใช่แค่ในลักษณะทางเพศเท่านั้น ลิงทารกที่ขาดการติดต่อกับแม่อาจเกิดความเครียดและไม่ได้รับสารอาหาร ในมนุษย์ การตบหลังทำให้เรารู้สึกดี การจั๊กจี้ทำให้เราหัวเราะ การที่บรรณารักษ์สัมผัสมือกันสั้นๆ อาจส่งผลให้มีการวิจารณ์ห้องสมุดที่น่าพอใจมากขึ้น และ "เรียบง่าย" ที่คล้ายกัน การสัมผัสสามารถทำให้เราให้ทิปมากขึ้นในร้านอาหาร ใช้จ่ายเงินในร้านอาหารมากขึ้น หรือให้คะแนน "ผู้สัมผัส" มากกว่า มีเสน่ห์.

การศึกษาเรื่องหนึ่งซึ่งตีพิมพ์ในปี 2552 เรื่อง “ผิวหนังเป็นอวัยวะทางสังคม” ตั้งข้อสังเกตว่า: “โดยทั่วไปแล้ว การวิจัยด้านประสาทวิทยาศาสตร์ทางสังคมมีแนวโน้มที่จะมุ่งเน้นไปที่ช่องทางการมองเห็นและการได้ยินเป็นเส้นทางสำหรับข้อมูลทางสังคม อย่างไรก็ตาม เนื่องจากผิวหนังเป็นที่ตั้งของเหตุการณ์และกระบวนการที่สำคัญต่อวิธีที่เราคิด รู้สึก และมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน การสัมผัสจึงเป็นสื่อกลางได้ การรับรู้ทางสังคมในรูปแบบต่างๆ” การสัมผัสจากหุ่นยนต์จะดึงเอาความรู้สึกเชิงบวกจากเรา ทำให้เรารู้สึกชื่นชอบเครื่องจักรหรืออย่างอื่นมากขึ้น มั่นใจ? มันเป็นไปได้ทั้งหมด

การศึกษาเรื่องหนึ่ง จาก 56 คนที่โต้ตอบกับพยาบาลหุ่นยนต์พบว่าผู้เข้าร่วมรายงานว่ามีข้อดีโดยทั่วไป การตอบสนองเชิงอัตนัยต่อการสัมผัสที่ริเริ่มโดยหุ่นยนต์ ไม่ว่าจะเป็นการทำความสะอาดผิวหนังหรือการจัดหา ปลอบโยน. งานวิจัยล่าสุดอีกชิ้นหนึ่งชื่อ “พลังโน้มน้าวใจของ Robot Touch” สำรวจหัวข้อนี้ด้วย

“[การวิจัยก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่า] ผู้คนปฏิบัติต่อคอมพิวเตอร์อย่างสุภาพ ซึ่งเป็นพฤติกรรมที่เมื่อมองแวบแรกดูเหมือนจะไม่สมเหตุสมผลต่อคอมพิวเตอร์” ลอร่า คูโนลด์ผู้ช่วยศาสตราจารย์คณะจิตวิทยาในการออกแบบระบบสังคมและดิจิทัลที่เน้นมนุษย์เป็นศูนย์กลางที่มหาวิทยาลัย Ruhr University Bochum ของเยอรมนี กล่าวกับ Digital Trends “เนื่องจากหุ่นยนต์มีร่างกาย ฉันจึงสงสัยว่าผลกระทบเชิงบวก เช่น สภาวะทางอารมณ์เชิงบวก หรือการปฏิบัติตาม ซึ่งทราบจากการสัมผัสระหว่างบุคคลหรือไม่ การวิจัยสามารถดึงออกมาได้ด้วยการสัมผัสจากหุ่นยนต์” เธอตั้งข้อสังเกต: “มนุษย์ — นักเรียนในงานของเรา — โดยทั่วไปแล้วเปิดรับท่าทางการสัมผัสที่ไม่สามารถใช้งานได้จาก หุ่นยนต์ โดยรวมแล้วพวกเขารู้สึกขบขันและอธิบายว่าท่าทางนี้น่าพอใจและไม่เป็นอันตราย”

เนื่องจากปฏิสัมพันธ์ของหุ่นยนต์กลายเป็นเรื่องธรรมดามากขึ้น การสัมผัสจึงมีแนวโน้มที่จะเป็นส่วนสำคัญของการยอมรับทางสังคมของหุ่นยนต์ ดังที่ George Elliot เขียน (ไม่ควรพูด โดยเฉพาะเกี่ยวกับหุ่นยนต์) ใน มิดเดิลมาร์ช“ใครจะวัดความละเอียดอ่อนของสัมผัสที่สื่อถึงคุณภาพของจิตวิญญาณและร่างกายได้”

หุ่นยนต์มีความสามารถมากขึ้นตลอดเวลา เมื่อหลายปีก่อน สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ได้สร้างหุ่นยนต์แบบอ่อนนุ่มที่ละเอียดอ่อนเพียงพอ จับแล้วปล่อยปลาเป็นๆ ขณะที่มันว่ายอยู่ในถัง หุ่นยนต์เก็บผักและผลไม้ยังสามารถระบุและหยิบได้ ผลผลิตละเอียดอ่อนเช่นมะเขือเทศ โดยไม่ต้องบีบให้เป็นพาสต้า หวังว่าในไม่ช้าพวกมันจะมีความน่าเชื่อถือพอที่จะทำสิ่งเดียวกันด้วยมือมนุษย์ได้

ต้องขอบคุณการทำงานแบบนั้นที่ดำเนินการโดยนักวิจัยที่ Bristol Robotics Laboratory พวกเขาจึงใกล้ชิดกันมากขึ้นตลอดเวลา

คำแนะนำของบรรณาธิการ

• รางวัลเทคโนโลยีเพื่อการเปลี่ยนแปลงของ Digital Trends CES 2023
• เราจะรู้ได้อย่างไรว่า AI มีความรู้สึกจริง ๆ แล้ว?
• สถาปัตยกรรมอัลกอริทึม: เราควรปล่อยให้ A.I. ออกแบบอาคารให้เราเหรอ?
• A.I. การตรวจจับอารมณ์ มาแล้ว และอาจอยู่ในการสัมภาษณ์งานครั้งถัดไปของคุณ
• World's Fair 2.0: ภารกิจในการรื้อฟื้นงานแสดงเทคโนโลยีที่ยิ่งใหญ่ที่สุดตลอดกาล