Facebook AI Research
Исследователи из лаборатории искусственного интеллекта Facebook Research создали алгоритм, позволяющий роботам или анимированным компьютерным агентам использовать мимику в разговоре подобно людям, меняя выражение лица в зависимости от эмоций собеседника. Для этого разработчики натренировали нейросеть на сотнях роликов с общением людей в Skype. Работа будет представлена на конференции IROS 2017 в конце сентября, также доступна ее текстовая версия.
Несмотря на множество разработанных человекоподобных роботов, взаимодействие людей с ними все еще остается проблемой, в основном из-за нереалистичности как самих роботов, так и их эмоций. Существует даже понятие «зловещей долины», описывающее эту проблему. Этот эффект впервые подробно описал японский ученый Масахиро Мори. Он выдвинул предположение о том, что человекоподобные роботы начинают вызывать отторжение при достаточно высокой, но не идеальной схожести с людьми, причем для анимированных роботов этот эффект выражен более ярко. Подробнее об этом парадоксе можно узнать в нашем исследование.
График, иллюстрирующий эффект «зловещей долины»
Smurrayinchester / Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0
Исследователи из Facebook решили научить компьютерные системы реалистичной мимике, являющейся одним из основных компонентов дискуссий между людьми. Основу системы составляет глубокая нейросеть, которую исследователи натренировали на 250 видеозаписях дискуссий в Skype, суммарное количество кадров в которых составило около восьми миллионов. Поскольку в роликах лица обоих собеседников одновременно находятся на экране, алгоритм мог наблюдать за тем, как люди меняют выражение лица в ответ на эмоции и реплики собеседника. Например, когда человек активно вовлечен в диалог, он может несильно кивать, слушая собеседника, или улыбнуться, когда собеседник смеется.
Ключевые точки лица, которые отслеживает алгоритм
Facebook AI Research
Алгоритм воспринимал одного собеседника из видео как пользователя, а второго как агента, и выделял на их лицах 68 ключевых точек, описывающих выражение лица с высокой точностью. После тренировки нейросеть пыталась предсказать поведения агента.
Разработчики решили проверить свой алгоритм с помощью добровольцев с платформы Amazon Mechanical Turk. Им показывали два ролика, в которых на одного и того же собеседника реагировал агент на основе нового алгоритма, и алгоритма-конкурента. Пользователей просили оценить степень вовлеченности в диалог и реалистичности мимики. В результате участники тестирования высоко оценили алгоритм исследователей, в одной из конфигураций участники предпочли его в 90 процентах случаев. Исследователи отмечают, что несмотря на высокие результаты, пока они использовали довольно мало факторов, и в дальнейшем они собираются учитывать больше данных в своем алгоритме.
В начале 2017 года шведские ученые опубликовали исследование, в котором выяснили, что люди в разговоре склонны перехватывать инициативу сообразно гендерно-возрастным ролям в обществе. Также они дали рекомендации разработчикам роботов-собеседников, которые позволят таким роботам исправлять такую ситуацию, учитывая демографические данные при выборе собеседника, нуждающегося в поддержке.
*Facebook принадлежит компании Meta, деятельность которой в России запрещена.
Григорий Копиев
В других опытах использовался морской моллюск хитон
Японские инженеры использовали мокрицу и морского моллюска хитона в качестве захвата для роборук. В экспериментах оба беспозвоночных успешно захватывали, удерживали и вращали предметы в воздушной и водной среде соответственно. Исследователи надеются, что в будущем этих и других животных можно будет использовать для создания биогибридных устройств. Впрочем, некоторые их коллеги настроены скептично. Препринт исследования выложен на сайте arXiv. Ученые давно вдохновляются анатомией животных при создании разнообразных роботов. А в последнее время разрабатывается все больше биогибридных устройств, в которых живые организмы или части их тел совмещены с механическими деталями. Например, в прошлом году американские инженеры превратили мертвого паука-волка в пневматический захват. Авторы другого проекта использовали усики и мозг живой саранчи, чтобы создать детектор злокачественных клеток (подробнее об этом читайте в нашем материале «Запах опухоли»). Команда инженеров, которую возглавил Кэндзиро Тадакума (Kenjiro Tadakuma) из Университета Тохоку, предложила использовать живых существ в качестве концевых эффекторов (захватов) роботов. Согласно задумке исследователей, животное можно прикрепить на конец стандартной конечности робота и захватывать с его помощью различные предметы. В первую очередь на эту роль подойдут существа с экзоскелетом, для которых характерны рефлекторные движения. Чтобы оценить потенциал этой идеи в воздушной и водной средах, Тадакума и его соавторы провели серию экспериментов со сворачивающейся в шар мокрицей из семейства Armadillidiidae и морским моллюском из класса хитонов (Polyplacophora), представители которого используют нижнюю часть мантии и ногу в качестве мощной присоски для крепления к камням и скалам. По одной особи каждого вида поймали в кампусе Университета Тохоку и в Японском море соответственно. Механические детали роборук напечатали на 3D-принтере. Для присоединения мокрицы к роботизированной конечности исследователи разработали крепления с одним или двумя гибкими жгутами. Крепление первого типа позволяло ракообразному свернуться в шар, а крепление второго типа фиксировало его в развернутом состоянии. При этом хитона прикрепили к роборуке с помощью нанесенного на панцирь эпоксидного клея. Эксперименты с мокрицей проводились в воздушной среде. В ходе испытаний исследователи подносили кусочек ваты к роборуке с прикрепленным к ее концу ракообразным. После прикосновения к этому объекту мокрица рефлекторно сворачивалась и захватывала его. А примерно через 115 секунд она снова разворачивалась и отпускала ватку. В других тестах к кусочку ваты подносили мокрицу, которая не могла свернуться, поскольку была прикреплена к роборуке парой креплений. Вместо этого она перебирала конечностями, перемещая ватку. https://youtu.be/yo_mXCJRFZs Испытания хитона в качестве концевого эффектора проводились в аквариуме. Моллюска, прикрепленного к роборуке, подносили к предметам, сделанным из пробки, дерева и пластика. Во всех случаях хитон прочно прикреплялся нижней частью тела к поверхности этих объектов. Для сравнения, обычные вакуумные присоски не могут удерживать предметы из пробки и дерева. Кроме того, авторы сняли на видео, как неподвижно закрепленный хитон пытается ползти вдоль деревянного и пластикового цилиндра и в результате вращал его. https://youtu.be/fL4DzqKwUYw Ни одно из животных во время испытаний не пострадало. После окончания опытов мокрицу выпустили в дикую природу, а хитон остался жить в аквариуме. Результаты экспериментов подтверждают, что живых существ можно использовать в качестве рабочих инструментов роботов. Однако исследователи признают, что пока у них нет возможности контролировать время, в течение которого подопытные животные удерживают предметы. Если мокрицы через несколько минут сами отпускают кусочек ваты, то хитоны могут оставаться прикрепленными к предметам намного дольше. Авторы предполагают, что, поскольку эти моллюски избегают солнечного света, их можно вынудить ослабить хватку или начать перемещать объект с помощью оптических стимулов. Тадакума с соавторами предполагают, что концевыми эффекторами могут быть не только мокрицы и хитоны, но и другие организмы, начиная с бактерий и инфузорий. Например, морские звезды, осьминоги и лягушки могли бы захватывать предметы с помощью присосок, а грифовые черепахи (Macrochelys temminckii) — перекусывать их своими челюстями. Пауков и гусениц шелкопрядов авторы предлагают использовать для трехмерной печати шелком. Впрочем, некоторые коллеги скептически отнеслись к идеям авторов. По их мнению, использование живых существ в качестве эффекторов не приносит никакой дополнительной выгоды и при этом вызывает множество этических вопросов. Ранее мы рассказывали о том, как инженеры из США использовали чучела птиц для создания орнитоптеров. Один из прототипов с искусственным корпусом покрыт настоящими перьями фазана, а в передней части корпуса закреплена голова чучела кеклика. Второй беспилотник создан на базе крыльев голубя. Оба таксидермических махолета успешно выполнили тестовые полеты. В будущем подобные орнитоптеры могут использоваться для наблюдения за дикой природой или для разведывательных миссий.