Останній штрих: як вчені наділяють роботів тактильними відчуттями, подібними до людських

У фільмі Гільєрмо дель Торо “Лабіринт Пана” 2006 року є жахлива сцена, в якій ми стикаємося зі зловісною людиноподібною істотою на ім’я Бліда людина. Не маючи очей на своїй жахливій, безволосій голові, Бліда Людина, яка нагадує безокого Воланда, бачить за допомогою очних яблук, вбудованих в долоні. За допомогою цих очних придатків, які він тримає перед своїм безоким обличчям, як окуляри, Бліда людина здатна бачити і переміщатися в навколишньому середовищі.

• Всі п’ять органів чуття
• Сенсорний зворотній зв’язок
• Сила дотику

Це певною мірою описує роботу, яку проводять дослідники Бристольської лабораторії робототехніки у Великій Британії – хоча і без жахливого аспекту боді-хорору. Тільки в їхньому випадку замінник Блідої Людини має не просто по одному очному яблуку на долоні кожної руки, а по одному на кожному пальці.

“За останні чотири або п’ять років в області тактильного зондування і робототехніки відбулися зміни, які виразилися в переході до використання камер в якості датчиків”, – розповів Digital Trends професор Натан Лепора, який очолює дослідницьку групу з тактильної робототехніки в Брістольській лабораторії робототехніки, що складається з 15 чоловік. “Це називається тактильним зондуванням на основі оптики і зору. Причина, по якій це стало популярним, полягає в тому, що є розуміння того, що інформаційний контент з високою роздільною здатністю з кінчиків пальців має вирішальне значення для штучного інтелекту, необхідного для управління цими системами”.

Видання Digital Trends вперше висвітлило роботу Лепори в 2017 році, описавши ранню версію проекту його команди як таку, що “складається з веб-камери, яка встановлена в надрукований на 3D-принтері м’який кінчик пальця, який відстежує внутрішні штифти, призначені діяти як сенсорні рецептори в кінчиках людських пальців.

З того часу робота неухильно просувається вперед. З цією метою команда нещодавно опублікувала нові дослідження, що розкривають останні кроки проекту: Створення 3D-друкованої тактильної шкіри, яка одного дня може дати протезам рук або автономним роботам відчуття дотику, що набагато більше відповідає людським рукам з плоті і крові.

Надрукована на 3D-принтері сітка складається з сосочків, схожих на булавки, які імітують подібну структуру шкіри, що знаходиться між зовнішнім епідермальним і внутрішнім дермальним шарами на шкірі людини. Вони можуть виробляти штучні нервові сигнали, які при вимірюванні нагадують записи реальних нейронів, що дозволяють механорецепторам тіла визначати форму і тиск предметів або поверхонь при дотику до них.

“Коли ми зробили це порівняння сигналів, що надходять з наших штучних кінчиків пальців, з реальними даними, ми виявили дуже схожий збіг між двома наборами даних, з однаковим типом пагорбів і долин [знайдених на обох]”, – пояснив Лепора.

Поєднання цих даних

Всі п’ять органів чуття

На сьогоднішній день багато уваги і прогресу було досягнуто в розпізнаванні зображень і звуку. Менше уваги, але все ж таки приділяється розпізнаванню запаху і смаку. Оснащені штучним інтелектом розумні датчики можуть ідентифікувати сотні різних запахів у базі даних завдяки розвитку “цифрового носа”. Цифрові смакові тестери, здатні давати об’єктивні оцінки смаку, також є предметом дослідження. Але дотик залишається спокусливо недосяжним.

Людський дотик надзвичайно нюансований.

“Ми більш свідомо ставимося до таких сфер, як зір”, – сказав Лепора, пояснюючи, чому дослідники часто зосереджуються на чомусь іншому. “Через це ми надаємо йому більше значення з точки зору того, що ми робимо щодня. Але коли справа доходить до дотику, більшість часу ми навіть не усвідомлюємо, що використовуємо його. І вже точно не те, що він настільки важливий, як це є насправді. Однак, якщо ви позбавите себе відчуття дотику, ваші руки стануть абсолютно марними. Ви нічого не зможете ними зробити”.

Це не означає, що роботи повністю відмовилися від взаємодії з реальними об’єктами. Вже понад півстоліття на заводських конвеєрах працюють промислові роботи з обмеженими осями рухів і простими діями, такими як захоплення і обертання. У центрах доставки Amazon роботи відіграють вирішальну роль у забезпеченні одноденної доставки товарів. Завдяки придбанню в 2012 році робототехнічної компанії Kiva на складах Amazon з’явилися армії коробчастих роботів, схожих на великі Roombas, які пересуваються по полицях з товарами, підносячи їх до людей-“збирачів” для вибору потрібних товарів.

Проте, незважаючи на те, що обидва ці процеси значно скорочують час, необхідний людині для виконання цих завдань без сторонньої допомоги, ці роботи виконують лише обмежену кількість функцій, залишаючи людині більшу частину точної роботи.

І на це є вагома причина: Хоча більшість людей сприймають спритність маніпуляцій як належне, для машин це надзвичайно складно. Людський дотик надзвичайно тонкий. Шкіра має дуже складну механічну структуру, з тисячами нервових закінчень тільки в кінчиках пальців, що забезпечує надзвичайно високу чутливість до дрібних деталей і тиску. Руками ми можемо відчувати вібрації, тепло, форму, тертя і текстуру – аж до субміліметрових або навіть мікронних недосконалостей. (Для того, щоб уявити, наскільки складним є життя з обмеженими сенсорними можливостями, подивіться, як легко ви можете прожити один день, одягнувши товсті рукавички. Швидше за все, ви зірвете їх задовго до ранку!).

Сенсорний зворотній зв’язок

Сенсорний зворотній зв’язок

Розв’язання цієї проблеми потребує прогресу як в апаратному, так і в програмному забезпеченні: Більш гнучкі, спритні роботи-захоплювачі з чудовими здібностями розпізнавати те, до чого вони торкаються, і поводитись відповідно. Допоможуть менші, дешевші компоненти. Наприклад, підходи до роботів-захоплювачів, які використовують камери для сприйняття світу, беруть свій початок щонайменше в 1970-х роках, з такими проектами, як новаторський робот Фредді з Единбурзького університету. Проте лише нещодавно камери стали настільки малими, що їх можна було помістити в апаратну частину розміром з кінчик людського пальця. “П’ять років тому найменша камера, яку можна було купити, була, можливо, пару сантиметрів в діаметрі”, – сказав Лепора. “Зараз ви можете придбати камери розміром [лише] пару міліметрів”.

Попереду ще багато роботи, перш ніж такі інновації, як сенсорні м’які кінчики пальців, зможуть бути впроваджені в роботів, щоб надати їм тактильні можливості. Але коли це станеться, це змінить правила гри – чи то для створення роботів, здатних виконувати більшу кількість наскрізних завдань на робочому місці (згадайте повністю автоматизований склад Amazon), чи то для виконання “високотактильних” завдань, таких як догляд за хворими.

В міру того, як роботи стають більш тісно інтегрованими в звичне нам життя, здатність безпечно взаємодіяти з тими, хто їх оточує, набуватиме дедалі більшого значення. Починаючи з 1979 року, коли робітник заводу в Мічигані на ім’я Роберт Вільямс став першою людиною в історії, вбитою роботом, роботів часто відокремлюють від людей з метою безпеки. Надавши їм можливість безпечного дотику, ми могли б почати руйнувати цей бар’єр.

Сила дотику

Сила дотику

В одному з досліджень на цю тему, опублікованому в 2009 році під назвою “Шкіра як соціальний орган”, зазначається, що: “Загалом, дослідження в галузі соціальної нейронауки, як правило, зосереджуються на візуальних та слухових каналах як шляхах передачі соціальної інформації. Однак, оскільки шкіра є місцем подій і процесів, що мають вирішальне значення для того, як ми сприймаємо соціальну інформацію.

Одне дослідження, в якому взяли участь 56 осіб, які взаємодіяли з роботом-медсестрою, показало, що учасники повідомили про загалом сприятливу суб’єктивну реакцію на дотики, ініційовані роботом, незалежно від того, чи це було для очищення шкіри, чи для забезпечення комфорту. В іншому, більш пізньому дослідженні під назвою “Переконлива сила дотику робота” також досліджувалась ця тема.

“[Попередні дослідження показали], що люди ставляться до комп’ютерів ввічливо, поведінка, яка на перший погляд здається нерозумною по відношенню до комп’ютерів”, – розповіла Digital Trends Лаура Кунольд, доцент факультету психології в області людино-орієнтованого проектування соціально-цифрових систем в німецькому Рурському університеті в Бохумі. “Оскільки роботи мають фізичні тіла, мені було цікаво, чи можна викликати позитивні ефекти, такі як позитивні емоційні стани або відповідність, які відомі з досліджень міжособистісних дотиків, також викликати дотиком робота”. Вона зазначила: “Люди – студенти в нашій роботі – як правило, відкриті до нефункціональних дотиків робота. Вони були в цілому розважені і описали цей жест як приємний і не травмуючий”.

Оскільки взаємодія з роботами стає все більш звичним явищем, дотик, ймовірно, буде важливим аспектом їх соціального сприйняття. Як пише Джордж Елліот (слід сказати, не конкретно про роботів) в книзі “Міддлмарч”, “хто виміряє тонкість тих дотиків, які передають якість душі, так само як і тіла?”

Роботи весь час стають все більш досконалими. Кілька років тому в Массачусетському технологічному інституті створили м’якого робота, достатньо делікатного, щоб захопити, а потім відпустити живу рибу, яка плаває в акваріумі. Роботи для збирання фруктів і овочів також можуть ідентифікувати і потім збирати делікатні продукти, такі як помідори, не розчавлюючи їх на пасату. Сподіваємось, що незабаром вони будуть достатньо надійними, щоб робити те ж саме руками людини.

Завдяки таким роботам, які проводять дослідники з Брістольської лабораторії робототехніки, вони постійно наближаються до цього.

Рекомендації редакції

Чому штучний інтелект ніколи не буде правити світом

Оптичні ілюзії можуть допомогти нам створити наступне покоління ШІ

• Аналоговий штучний інтелект? Звучить божевільно, але за цим може бути майбутнє
• CES 2022: найбільші новини та анонси на сьогоднішній день
• Цей дикий новий дисплей ставить гігантський 120-дюймовий віртуальний монітор на ваш стіл
• HBO Max
• Спеціальні функції

• Що буде далі: Як технології допомагають суспільству знову відкритися після коронавірусу
• Кадр з фільму “Бліда людина в лабіринті Пана”.
• Логістичні роботи Amazon переміщують палети в центрі виконання замовлень Amazon.

Source: digitaltrends.com