Ученые научили робота-андроида человеческой мимике (4 фото + 1 видео)
Категория: IT-технологии
2 июня 2021
Бот выглядит как человеческая голова с синим лицом и способен показать шесть основных эмоций - гнев, отвращение, страх, радость, печаль и удивление. Ученые утверждают, что Ева может изобразить и "множество более тонких реакций".
Автономный бот под названием Eva использует технологию глубокого обучения, форму искусственного интеллекта (AI), чтобы "считывать", а затем отображать выражения человеческих лиц с помощью камеры. Искусственные "мышцы" - точнее, кабели и моторы - натягивают определенные точки на лице Евы, воспроизводя движение лицевых мышц человека. Ученые считают, что роботы "с человеческим лицом" будут необходимы там, где предполагается их использование в непосредственном контакте с людьми.
Как функционирует Ева?
Человек демонстрирует различные выражения лица на камеру, которая передает изображение в реальном времени на маленький экран, направленный на лицо робота. Затем Ева сверяется с "библиотекой" лицевых эмоций, чтобы воспроизвести конкретное выражение лица. Это достигается за счет искусственных "мускулов" - компьютеризированных кабелей и двигателей - под синей кожей робота. Исследователи говорят, что Ева может имитировать движения более 42 лицевых мышц. Большинство современных роботов созданы для имитации человеческих способностей, таких как хватание, поднятие предмета и перемещение его из одного места в другое. Деталь, которой, как правило, не хватает роботу, - это человеческая мимика. Исследователи отмечают, что роботы, как правило, "обладают пустым статичным лицом профессионального игрока в покер".
"Идея EVA оформилась несколько лет назад, когда мы с моими студентами начали замечать, что роботы в нашей лаборатории смотрят на нас сквозь пустые пластиковые глаза", - рассказал Ход Липсон, директор Лаборатории интеллектуальных машин Колумбийского университета.
Он добавил, что как-то наблюдал в продуктовом магазине, где использовались роботы-мерчендайзеры, что люди пытаются их очеловечить - дать имя, глаза, одежду, индивидуальность. На работах были таблички с именами, а на одного кто-то надел вязаную шапочку.
"Это заставило нас задуматься: если глаза и одежда "работают", почему бы не создать робота с супер-выразительным и отзывчивым человеческим лицом?" - объяснил Липсон.
Первая фаза проекта началась пять лет назад - было сконструировано бестелесное роболицо с различными мышечными точками, контролируемыми компьютером. Для изготовления деталей сложной формы ученые использовали 3D-печать. Затем исследователи применили многоступенчатый процесс обучения, чтобы Ева могла "считывать" и отзеркаливать выражения лиц людей, находящихся рядом с ней, в режиме реального времени.
Во-первых, они должны были научить Еву тому, как выглядит ее собственное лицо. Для этого ученые отсняли многочасовую серию кадров, на которых она изображает эмоции наугад, в произвольном порядке.
Затем внутренние нейронные сети Евы научились сопоставлять разные лица на видеозаписи с движениями мышц, необходимыми для их создания. Другими словами, Ева смогла увидеть, как она делает определенное лицо (например, счастливое лицо), и научилась его копировать.
Заключительный этап заключался в том, чтобы, по сути, заменить собственное лицо Евы на человеческое лицо, снятое на камеру, которая использовала вторую нейронную сеть. После нескольких доработок и итераций Ева приобрела способность считывать мимику человеческого лица с камеры и реагировать на нее, копируя выражение лица этого человека.
Через несколько недель тренировок исследователи заметили, что синее лицо Евы способно вызывать эмоциональные отклики у их коллег по лаборатории.
"Однажды я занимался своими делами, когда Ева неожиданно широко улыбнулась мне дружелюбной улыбкой, - говорит Липсон. - Я знал, что это чисто механически, но обнаружил, что рефлекторно улыбаюсь в ответ".
Хотя Ева в настоящее время находится на стадии лабораторного эксперимента, такие технологии, по мнению ученых, однажды могут найти полезные практические применения. Например, роботы, способные реагировать на самые разные языки человеческого тела, будут полезны на рабочих местах, в больницах, школах и дома.
"Есть предел тому, насколько мы, люди, можем эмоционально взаимодействовать с облачными чат-ботами или бестелесными динамиками для умного дома, - говорит Ход Липсон. - Наш мозг, кажется, хорошо реагирует на роботов, которые имеют какое-то узнаваемое физическое очертание".
Интересный факт: ярко-синее лицо Евы было вдохновлено Blue Man Group - американским музыкальным коллективом, в который входят три артиста с лицами, выкрашенными в синий цвет.
