چرا آموزش پلک زدن به ربات‌ها سخت اما مهم است

مجموعه: اختراعات جدید

پلک زدن بیش از آنچه فکر می‌کنید اطلاعات را منتقل می‌کند و سخت است که ربات‌ها آن را به درستی انجام دهند.

این اولین بار است که با یک ربات طبل می‌زنم.

من آن‌سوی یک میز با یک ربات انسان‌نمای دوست‌داشتنی به نام آی‌کاب (iCub) نشسته‌ام. هر کدام از ما چوب و جعبه خودمان را داریم، و قرار است که هماهنگ و با یک الگوی ساده با چوب به جعبه ضربه بزنیم. اما البته من ربات را هم تماشا می‌کنم - و می‌دانم که او هم دارد من را تماشا می‌کند.

این آزمایش طبل زدن برای آزمایش چگونگی تأثیر حضور رباتی که همان کار را انجام می‌دهد بر رفتار انسان طراحی شده است.

این یکی از آزمایش‌های متعدد تعامل انسان و ربات است که توسط گروه تحقیقاتی کانتکت (CONTACT - معماری شناختی برای فناوری‌های مشارکتی) در مؤسسه فناوری ایتالیا در جنوا انجام شده است.

اگرچه من از حضور نورها و افراد دیگر در اتاق آگاه هستم، نگاهم همچنان به سمت پلک‌های سفید سنگین آی‌کاب کشیده می‌شود.

یک دلیلش این است که زمانی که ربات هر چند ثانیه یک بار پلک می‌زند، صدای قابل توجهی به گوش می‌رسد. و از آنجایی که این ربات کودکانه دارای چشمانی گویا و بزرگتر از حد معمول است، نگاهش گیرا است.

تحقیقات نشان می‌دهد که انسان‌ها به ربات‌هایی که می‌توانند پلک بزنند، واکنش بهتری نشان می‌دهند

این امر از این جهت مهم است که در پلک زدن مانند سایر جنبه‌های نگاه چشم، چیزهایی عمیق‌تر از آن‌چه به نظر می‌رسد وجود دارد.

هلنا کیلاووری، محقق روان‌شناسی در دانشگاه تامپره فنلاند، می‌گوید: «در حالی که اغلب تصور می‌شود که پلک زدن فقط یک عملکرد فیزیولوژیکی واکنشی است که با عملکردهای محافظتی و رطوبت چشمی مرتبط است، اما نقش مهمی در تعامل متقابل دارد.»

پلک زدن انسان نشان دهنده توجه و احساس است. به‌عنوان وسیله‌ای برای ارتباط غیرکلامی، مواردی را بیان می‌کند که ما آگاهانه از آن‌ها مطلع نیستیم، مانند اینکه در یک مکالمه نوبت چه کسی است.

بنابراین، این تنها یکی از علائم اجتماعی بسیاری است که انسان‌ها به طور مداوم بدون اینکه از آن‌ها آگاه باشند تبادل می‌کنند، در حالی که اطلاعات و آرامش زیادی از آنها می‌گیرند.

بنابراین متخصصان رباتیک اجتماعی در حال مطالعه هر دو ویژگی فیزیکی و روانی پلک زدن انسان هستند تا بفهمند که چرا تطبیق آن در ربات‌ها ممکن است مفید باشد.

خانم کیلاووری می‌گوید: «با توجه به بسیاری از کارکردهای مهم پلک زدن در رفتار انسان، می‌توان فرض کرد که پلک زدن ربات‌ها می‌تواند به طور قابل‌توجهی شباهت درک شده آن‌ها به انسان را افزایش دهد. این به نوبه خود می‌تواند تعامل انسان و ربات را تسهیل کند».

دیوید هنسون، سرپرست «هنسون روبوتیکس» می‌گوید: «وقتی ربات به خوبی پلک می‌زند، مردم با شخصیت شما احساس همدلی می‌کنند.»

طبیعی جلوه دادن چشم و پوست هنگام پلک زدن بسیار چالش برانگیز است

در واقع، تحقیقات کانتکت با نوجوانان ۱۳ ساله و بزرگسالان در ایتالیا نشان می‌دهد که هر دو گروه ربات‌های پلک‌زن را بیشتر دوست دارند. الساندرا اسکیوتی، سرپرست واحد کانتکت، خاطرنشان می‌کند که رباتی که پلک نمی‌زند می‌تواند احساس ناخوشایندی را در فرد ایجاد کند که انگار به او خیره شده است.

انسان‌ها همچنین ربات‌هایی را که به طور طبیعی پلک می‌زنند باهوش‌تر می‌دانند و در موقعیت‌هایی که انسان ها برای ارائه اطلاعات به ربات‌ها وابسته هستند، مانند ایستگاه‌های قطار، هوش اهمیت دارد.

علیرغم مزایای پلک زدن به شکل طبیعی، ادغام آن در ربات‌ها (به غیر از آواتارها و ربات‌های دارای صفحه نمایش برای چهره‌ها) از نظر فنی چالش برانگیز است.

خانم کیلاووری می‌گوید: «پلک‌زدن یکی از ظریف‌ترین حرکات انسان است، بنابراین طراحی مکانیسم‌هایی که می‌توانند این حرکات را تقلید کنند، نیازمند فناوری پیشرفته‌ای مانند موتورهای با دقت بالا هستند.» برای مثال، رباتیک‌ها در انجینیرد آرتس از موتورهای گران‌قیمت هوافضا و همچنین طراحی الکترونیک کنترلی خود استفاده می‌کنند.

رباتی که اینجینیر آرتز ساخته که از موتورهای گران قیمت برای روشن کردن چشمک زدن استفاده می‌کند

آقای هانسن از شرکت هانسن روباتیکز می‌گوید که به طور خاص، «سرعت موتورهایی که جنس پوست را هنگام پلک زدن حرکت می‌دهند واقعاً چالش‌آفرین است و این‌که شکل چشم را موقع رخ دادن پلک زدن طبیعی بنمایانیم نیز بسیار دشوار است. وضع کاهش دادن اصطکاک میان مژه‌های مصنوعی و خود سطح چشم نیز همین گونه است.»

مسئله دیگری که در اینجا وجود دارد، مبادله بین سرعت و صدای پلک زدن موتوری است. فرانچسکو رئا، تکنسین ارشد در واحد کانتکت، می‌گوید که در ربات آی‌کاب یک موتور ساکت‌تر می‌تواند صدای پلک زدن را کاهش دهد. اما حرکت آهسته‌تر باعث می‌شود ربات خواب‌آلود یا گربه مانند به نظر برسد.

پلک‌ زدن‌های بسیار آهسته ممکن است باعث از دست رفتن اطلاعات بصری شوند چون دوربین آی‌کاب پشت چشم‌ها واقع‌اند. آقای رئا می‌گوید: «در دیدن، از دست دادن دو فریم واقعاً مشکل بزرگی نیست. ولی از دست دادن ده فریم مشکل درست می‌کند.»

خانم کیلاووری می‌افزاید: «یک مشکل دیگر زمان‌بندی و مدت دقیق پلک زدن است.» کارکردهای مختلف پلک زدن - از قبیل اینکه چطور سرعت پلک زدن فرد موقع دروغ گفتن تغییر می‌کند - مستلزم دینامیک‌های مختلف مژه و همچنین حالات مختلف عاطفی است.

او می‌گوید: «هر انحرافی از زمان و مدت طبیعی و مناسب پلک زدن در هر بافتاری می‌تواند باعث شود ربات عجیب و آزاردهنده به نظر بیاید.»

تیم کانتکت از یک برنامه نرم‌افزاری استفاده می‌کنند که به طور جزیی فواصل بین پلک زدن‌های یک بار و دوباره را تصادفی می‌کنند. بالاخره، پلک زدن به صورت ثابت هم خیلی عادی به نظر نمی‌رسد.

در مرکز تحقیقات دیسنی، متخصصان رباتتیک با انیماتورهای شخصیت گرد هم آمده اند تا یک پروتوتایپ پژوهشی برای نگاه رباتیک واقع‌گرایانه تهیه کنند. هدف این است که یک سیستم بیان برای نگاه چشمی طراحی شود که کنترل آن برای اینکه انیماتورها بتوانند عواطف لطیف را منتقل کنند آسان باشد.

با عناصری مثل انحنای حرکتی مژه‌ها، به گفته جیمز کندی، دانشمندی پژوهشگر در بخش تحقیقات دیسنی، «می‌توانیم این رفتارهای منفرد را جدا کنیم که باعث می‌شود واقعاً بهتر بتوانیم روی این جنبه‌های کوچک تمرکز کنید و جزییات کوچک را درست از آب در بیاوریم.»

آنها سیستم حسگری رباتیک و کنترل نگاه چشمی‌شان را ثبت کرده‌اند. این شامل نرم‌افزاری است برای فرآوری تصویرهایی که دوربین واقع در سینه ربات می‌گیرد و تولید علایم کنترل برای حرکت‌های مثل باز و بسته کردن مژه‌ها.

آقای کندی می‌گوید که این تحقیقات هنوز بیشتر آزمایشی هستند و در پارک‌های موضوعی دیسنی هنوز به کار گرفته نشده‌اند: «اینجا هدف این است که واقعاً یک اشاره اجتماعی واحد را که به آن علاقه داریم انتخاب کنیم و آن قدر آن را جلو ببریم که بتوانیم آن را تبدیل به حرکتی باورپذیر در زندگی عادی و رفتاری بکنیم که بستری را برای تعامل با مردم فراهم کند.»

این فناوری را مثلاً باید برای این‌که سیستم نگاه چشمی در تعاملات نزدیک طولانی‌تر با انسان‌ها باورپذیر باقی بماند، بهتر کرد.

یک دشواری کلی دیگر این است که ربات‌های انسان‌وار را جوری بسازیم که شروع به هم‌زمانی با الگوهای پلک زدن آن انسان‌ها به آن شکلی که در گفت‌وگو انجام می‌دهند، کنند.

این نوع دشواری‌ها هنوز برای عده‌ای از متخصصان رباتیک وجود دارند. و بر خلاف تصورات اغراق‌شده عامه از اندروید‌ها که از انسان‌ها غیر قابل تشخیص هستند، پلک زدن یکی از نمونه‌های بسیار کوچک پیچیدگی‌های فراوانی است که هنوز مانع از کاملا طبیعی به نظر رسیدن تعاملات رباتیک می‌شوند.

آقای کندی متذکر می‌شود که وقتی سعی می‌کنیم مکانیزمی به کوچکی و گاهی مغفول‌مانده مثل پلک زدن را بازتولید کنید «در واقع نشان می‌دهید که این مکانیزم چقدر پیچیده است و چه حرکات لطیفی در آن مندرج است. و اینجاست که ما این فرصت واقعاً بی‌نظیر را برای کاوش و اختراع داریم.»

  بی بی سی