Человеческий взгляд робота

Вероятно, хотим мы того или нет, в будущем нам придется все чаще коммуницировать с роботами. Но если в научной фантастике эти машины порой почти не отличаются от живых людей (по крайней мере, внешне), то в реальной жизни в их присутствии человеку может стать дискомфортно. С этой проблемой столкнулись инженеры исследовательского подразделения Walt Disney Imagineering и специалисты в области робототехники из Университета Иллинойса и Калифорнийского технологического института, когда решили научить роботов смотреть «по-человечески».

В процессе коммуникации мы совершаем множество действий на интуитивном уровне, при этом не задумываясь о них. Однако другой человек также интуитивно считывает наши движения и жесты. Например, при общении обычно происходит обмен взглядами. Автоматически мы следим за движением глаз собеседника, и это помогает нам вести диалог. Но когда речь идет о роботе, то его взгляд ничего не выражает, отчего нам становится не по себе.

Авторы проекта решили сделать так, чтобы экспериментальный робот совершал такие же движения, которые совершают люди, желая посмотреть собеседнику в глаза. В частности, это легкие наклоны вверх и вниз головой при вдохе и выдохе. Если так поступает тот, с кем мы ведем диалог, мы станем корректировать движения наших глаз, чтобы те оставались для него в фокусе.

Как правило, человекообразные роботы и анимированные 3D-персонажи способны поворачиваться к человеку и фокусировать на лице собеседника направление своего взгляда. Однако после этого они просто застывают на месте, как никогда не поступило бы реальное живое существо. Поэтому нередко говорят, что они напоминают зомби. Учитывая эту особенность роботов, ученые разработали систему, которая позволяет создать иллюзию живого взгляда. Для этого была взята модель робота без мышц и кожи, так что полностью человекообразным назвать его пока нельзя, но при этом обладающая статичным торсом и подвижной головой. У него есть шея, рот с зубами, некий намек на нос, глаза, веки и брови, он даже может изображать дыхание и двигать губами и челюстями, имитируя разговор. На груди у робота установили камеру Mynt Eye D-1000 RGB-D2 с датчиком, благодаря которому машина в состоянии определить, когда человек вступает с ней в прямое взаимодействие.

Для робота была придумана такая легенда: это пожилой человек, у которого слабое зрение и слух. Он читает книгу в публичном месте, например в парке, но поскольку мимо постоянно проходят люди, ему приходится часто отвлекаться. Если кто-то приближается к нему, робот либо реагирует неодобрительно, либо, если он уже «знаком» с этим посетителем, дружелюбно.

Когда тот или иной человек попадает в поле зрения камеры, та «рисует» для робота кинематический скелет (схему частей тела) подошедшего. По скорости и направлению движения человека, расстоянию до него и тому, совершает ли он какие-то приветственные действия, скажем, машет рукой, машина определяет уровень заинтересованности «прохожего» и на основании этого принимает решение, следует ли ему как-то реагировать. Помимо этого в робота встроен механизм привыкания: по мере продолжения зрительного контакта индекс его заинтересованности со временем линейно снижается. Это позволяет не реагировать многократно на одного и того же человека.

Сначала робот определяет, в какой позиции находится собеседник. Повернувшись к нему, он получает набор дополнительных анимационных команд, которые помогают ему управлять своими дальнейшими действиями. Например, машина совершает быстрые движения глазами (саккады), изучая лицо собеседника. Она имитирует наклоны головы, «не забывает» регулярно и очень реалистично мигать. Также робот способен реагировать на внешние раздражители, скажем, смещать взгляд, если в помещении раздается какой-то посторонний звук, а затем вновь фокусировать взгляд на человеке, который с ним «общается».

Подробно эта разработка описана в статье «Реалистичный и интерактивный взгляд робота», опубликованной на сайте Disney Research. «Мы используем механизмы, имитирующие моторные реакции и концентрацию внимания, аналогичные тем, которые наблюдаются в биологических системах, включая функцию привыкания, саккады и различия в траектории движения для действующих лиц, – пишут авторы. – Кроме того, дополнительная архитектура позволяет использовать наборы простых движений для создания все более сложных форм действия, которые дают возможность интерактивно и реалистично реагировать на стимулы окружающего мира посредством включения более низких уровней поведения. Результатом работы этой системы является интерактивный робот, способный вести себя как человек».

Тем не менее взгляд робота все же отличается от настоящего человеческого: в текущей версии глаза персонажа настроены таким образом, что смотрят параллельно друг другу и как бы фокусируются на бесконечности. Отсюда иллюзия, что робот смотрит не на тебя, а сквозь тебя.

Но даже если бы все и впрямь получилось как надо, комментируют коллеги диснеевских инженеров, все же не стоит слишком обольщаться: в робототехнике хорошо известен феномен, называемый эффектом зловещей долины. Речь идет о том, что повышение реалистичности человекоподобного персонажа способно вызывать у людей не симпатию, а, напротив, отвращение и страх. Это связано с тем, что все-таки ни один робот не может полностью имитировать человеческую мимику и поведение, и нам всегда будет казаться, что что-то не так. Причем отношение к таким подвижным роботам будет иметь даже более негативный окрас, чем при взаимодействии со статичными механическими объектами.

Пока новая модель робота будет демонстрироваться только гостям Диснейленда.