چرا آموزش پلک زدن به ربات ها سخت اما مهم است - عاشقان علم الکترونیک

این اولین بار است که با یک ربات طبل می زنم.

من آن سوی یک میز با یک ربات انسان نمای دوست داشتنی به نام آی کاب (iCub) نشسته ام. 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 می کنم - و می دانم که او هم دارد من را تماشا می نماید.

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

این یکی از آزمایش های متعدد تعامل انسان و ربات است که به وسیله گروه تحقیقاتی کانتکت (CONTACT - معماری شناختی برای فناوری های مشارکتی) در مؤسسه فناوری ایتالیا در جنوا اجرا شده است.

اگرچه من از حضور نورها و افراد دیگر در اتاق آگاه هستم، نگاهم همچنان به سمت پلک های سفید سنگین آی کاب کشیده می گردد.

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

تحقیقات نشان می دهد که انسان ها به ربات هایی که می توانند پلک بزنند، واکنش بهتری نشان می دهند

این امر از این جهت مهم است که در پلک زدن مانند سایر جنبه های نگاه چشم، چیزهایی عمیق تر از آن چه به نظر می رسد وجود دارد.

هلنا کیلاووری، محقق روان شناسی در دانشگاه تامپره فنلاند، می گوید: در حالی که اغلب تصور می گردد که پلک زدن فقط یک عملکرد فیزیولوژیکی واکنشی است که با عملنمودهای محافظتی و رطوبت چشمی مرتبط است، اما نقش مهمی در تعامل متقابل دارد.

پلک زدن انسان نشان دهنده توجه و احساس است. به عنوان وسیله ای برای ارتباط غیرکلامی، مواردی را بیان می نماید که ما آگاهانه از آن ها آگاه نیستیم، مانند اینکه در یک مکالمه نوبت چه کسی است.

بنابراین، این تنها یکی از علائم اجتماعی بسیاری است که انسان ها به طور مداوم بدون اینکه از آن ها آگاه باشند تبادل می نمایند، در حالی که اطلاعات و آرامش زیادی از آنها می گیرند.

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

خانم کیلاووری می گوید: با توجه به بسیاری از کارنمودهای مهم پلک زدن در رفتار انسان، می توان فرض کرد که پلک زدن ربات ها می تواند به طور قابل توجهی شباهت درک شده آن ها به انسان را افزایش دهد. این به نوبه خود می تواند تعامل انسان و ربات را تسهیل کند.

دیوید هنسون، سرپرست هنسون روبوتیکس می گوید: وقتی ربات به خوبی پلک می زند، مردم با شخصیت شما احساس همدلی می نمایند.

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

در واقع، تحقیقات کانتکت با نوجوانان 13 ساله و بزرگسالان در ایتالیا نشان می دهد که هر دو گروه ربات های پلک زن را بیشتر دوست دارند. الساندرا اسکیوتی، سرپرست واحد کانتکت، خاطرنشان می نماید که رباتی که پلک نمی زند می تواند احساس ناخوشایندی را در فرد ایجاد کند که انگار به او خیره شده است.

انسان ها بعلاوه ربات هایی را که به طور طبیعی پلک می زنند باهوش تر می دانند و در موقعیت هایی که انسان ها برای ارائه اطلاعات به ربات ها وابسته هستند، مانند ایستگاه های قطار، هوش اهمیت دارد.

علیرغم مزایای پلک زدن به شکل طبیعی، ادغام آن در ربات ها (به غیر از آواتارها و ربات های دارای صفحه نمایش برای چهره ها) از نظر فنی چالش برانگیز است.

خانم کیلاووری می گوید: پلک زدن یکی از ظریف ترین حرکات انسان است، بنابراین طراحی مکانیسم هایی که می توانند این حرکات را تقلید نمایند، نیازمند فناوری پیشرفته ای مانند موتورهای با دقت بالا هستند. برای مثال، رباتیک ها در انجینیرد آرتس از موتورهای گران قیمت هوافضا و بعلاوه طراحی الکترونیک کنترلی خود استفاده می نمایند.

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

آقای هانسن از شرکت هانسن روباتیکز می گوید که به طور خاص، سرعت موتورهایی که جنس پوست را هنگام پلک زدن حرکت می دهند واقعاً چالش آفرین است و این که شکل چشم را موقع رخ دادن پلک زدن طبیعی بنمایانیم نیز بسیار سخت است. وضع کاهش دادن اصطکاک میان مژه های 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، می گوید که در ربات آی کاب یک موتور ساکت تر می تواند صدای پلک زدن را کاهش دهد. اما حرکت آهسته تر باعث می گردد ربات خواب آلود یا گربه مانند به نظر برسد.

پلک زدن های بسیار آهسته ممکن است باعث از دست رفتن اطلاعات بصری شوند چون دوربین آی کاب پشت چشم ها واقع اند. آقای رئا می گوید: در تماشا، از دست دادن دو فریم واقعاً مشکل بزرگی نیست. ولی از دست دادن ده فریم مشکل درست می نماید.

خانم کیلاووری می افزاید: یک مشکل دیگر زمان بندی و مدت دقیق پلک زدن است. کارنمودهای مختلف پلک زدن - از قبیل اینکه چطور سرعت پلک زدن فرد موقع دروغ گفتن تغییر می نماید - مستلزم دینامیک های مختلف مژه و بعلاوه حالات مختلف عاطفی است.

او می گوید: هر انحرافی از زمان و مدت طبیعی و مناسب پلک زدن در هر بافتاری می تواند باعث گردد ربات عجیب و آزاردهنده به نظر بیاید.

تیم کانتکت از یک برنامه نرم افزاری استفاده می نمایند که به طور جزیی فواصل بین پلک زدن های یک بار و دوباره را تصادفی می نمایند. بالاخره، پلک زدن به صورت ثابت هم خیلی عادی به نظر نمی رسد.

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

با عناصری مثل انحنای حرکتی مژه ها، به گفته جیمز کندی، دانشمندی پژوهشگر در بخش تحقیقات دیسنی، می توانیم این رفتارهای منفرد را جدا کنیم که باعث می گردد واقعاً بهتر بتوانیم روی این جنبه های کوچک تمرکز کنید و جزییات کوچک را درست از آب در بیاوریم.

آنها سیستم حسگری رباتیک و کنترل نگاه چشمی شان را ثبت نموده اند. این شامل نرم افزاری است برای فرآوری تصویرهایی که دوربین واقع در سینه ربات می گیرد و فراوری علایم کنترل برای حرکت های مثل باز و بسته کردن مژه ها.

آقای کندی می گوید که این تحقیقات هنوز بیشتر آزمایشی هستند و در پارک های موضوعی دیسنی هنوز به کار گرفته نشده اند: 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 این که سیستم نگاه چشمی در تعاملات نزدیک طولانی تر با انسان ها باورپذیر باقی بماند، بهتر کرد.

یک سختی کلی دیگر این است که ربات های انسان وار را جوری بسازیم که آغاز به هم زمانی با الگوهای پلک زدن آن انسان ها به آن شکلی که در گفت وگو انجام می دهند، نمایند.

این نوع سختی ها هنوز برای عده ای از متخصصان رباتیک وجود دارند. و بر خلاف تصورات اغراق شده عامه از اندروید ها که از انسان ها غیر قابل تشخیص هستند، پلک زدن یکی از نمونه های بسیار کوچک پیچیدگی های فراوانی است که هنوز مانع از کاملا طبیعی به نظر رسیدن تعاملات رباتیک می شوند.

آقای کندی متذکر می گردد که وقتی سعی می کنیم مکانیزمی به کوچکی و گاهی مغفول مانده مثل پلک زدن را بازفراوری کنید در واقع نشان می دهید که این مکانیزم چقدر پیچیده است و چه حرکات لطیفی در آن مندرج است. و اینجاست که ما این فرصت واقعاً بی نظیر را برای کاوش و اختراع داریم.