6 человекоподобных роботов — зачем они нужны?

«Айко»

Пожалуй, первая более-менее успешная попытка построить по-настоящему человекоподобного робота с мимикой. «Айко» — девушка-робот, собранная в его подвале инженером Ле Чунгом в 2007 году. Она похожа на японскую аниме-девушку и по современным меркам довольно плохо имитирует мимику, но стала первым роботом, способным реагировать на физические раздражители и имитировать реакцию на боль.

Интересно, что проект Айко в первоначальном виде был реализован за три месяца и обошелся изобретателю всего в 25 тысяч долларов – сумма, вполне разумная для многих. Главная гордость разработчика — программная оболочка BRAINS, то есть Biometric Artificial Intelligence Neural System, позволяющая Aiko распознавать речь, звуки, лица, движения и предметы.

Это звучит как начало романа-триллера, но на самом деле Айко должна была выполнять две очень практичные функции. Первый — опробовать технологию изготовления реалистичных протезов. А второе — скрасить свободное время одиноких пожилых людей и помочь им выполнить простые задачи, например: заварить чай и кофе, поговорить о погоде, прочитать журнал или напомнить о необходимости принять лекарство. В этом проявляется одно из важнейших направлений антропоморфизма в робототехнике – андроиды с реалистичными лицами востребованы там, где важно эмоциональное взаимодействие с человеком.

Например, Android работает в Пермском МФЦ.

«Цзя Цзя»

В 2016 году Хэфэйский университет науки и технологий представил первого в Китае робота-гуманоида Цзя Цзя. Как и София, этот проект был разработан для общения с людьми и имитации эмоций. Правда, на фоне творения Хэнсона, поднявшего планку достоверности лиц роботов, китайский андроид выглядит не очень хорошо. Мимика Цзя Цзя работает линейно и ровно, а в разговоре андроид может отвечать только на достаточно простые вопросы.

Кроме того, этот робот вряд ли понравится борцам за равноправие. «Цзя Цзя» обращается к мужчинам только как «мой хозяин», а также игриво развивает комплексы по поводу своей внешности: например, просит фотографа сфотографироваться так, чтобы его лицо не выглядело толстым. При этом внешний вид робота сделан так, как будто он нанесён «боевой» грим.

Pedia_Roid – робот-ребенок – пациент стоматологической клиники

В мае японские исследователи представили реалистичного детского робота, который, как они надеются, облегчит стоматологам общение с нервными пациентами. Робот под названием Pedia_Roid может двигать руками, ногами и глазами, имитируя некоторые человеческие эмоции, включая тревогу, страх и сопротивление.

«Pedia_Roid может устраивать истерики, заставляя учеников сдерживать его, пока они пытаются его вылечить. «Это идеальный симулятор экстренных ситуаций», — говорит Юи Кавакубо, генеральный директор tmsuk, компании, разработавшей робота.

Pedia_Roid имеет в общей сложности 24 степени свободы и может двигать головой, ртом, языком, веками, глазами, зрачками, руками, ногами и грудью. Движения его рта включают открытие и закрытие, чихание, кашель и даже рвоту.

«Благодаря распознаванию голоса этот робот может открывать рот в соответствии с инструкциями врача, менять направление лица и выполнять такие действия, как резкие движения и кашель. Разработчики объясняют, что он также может реалистично воспроизводить сложные действия, такие как смыкание челюсти и рвотный рефлекс.

Реклама

Ответы и шутки на все случаи жизни

Так что походка Саи пока остается «слабым местом». А что насчет «мозга»? Как она общается в сети: сама, или в диалогах участвуют супруги Исикава, или другой «кукловод»?

«Обычно это делается комбинированно», — отметил Воротников. — На некоторые вопросы она может ответить сама: могут присутствовать какие-то элементы искусственного интеллекта. Но большинство ответов заранее записаны».

То есть робот, руководствуясь «подсказками», дает один из заранее заготовленных ответов? С другой стороны! С другой стороны, это небезопасно. Даже если резонно предположить, что онлайн-аудитория нетребовательна, предпочитая простые темы обсуждения и короткие фразы, отвечать ей все равно нужно «по существу». Сохраняется опасность ситуации, описанной в стихах Николая Глазкова: «Я спросил, какие города есть в Чили. Он ответил: «Никогда!» И его разоблачили».

Но этого не видно. Современные технологии выбора ответов уже прошли долгий путь; он тщательно учитывает человеческую психологию и множество вопросов. Хотя нестандартные вопросы, конечно, представляют трудности. В некоторых необычных случаях бот может переспросить, попросить повторить или пережевать. Учитывая, в частности, что диалоги «сетевых накопителей» обычно просты.

«Словарь Уильяма Шекспира составляет 30 тысяч слов — с его помощью можно построить развитый диалог», — напомнил Воротников. «Но обычно это довольно шаблонные ответы, записаны всякие шутки на все случаи жизни».

Исследователей не устраивает такой уровень. Работа над содержательным диалогом ведется, будет что-то из области искусственного интеллекта. Когда это получится.

Адран – подмигивающий робот

Адран — еще одно творение Engineered Arts. Голова робота имеет 22 специальных привода, которые позволяют ему двигать глазами и ртом, как человек. Адран может подмигивать, двигать челюстью и улыбаться.

Компания Engineered Arts описала Адран как «Месмер» — систему для создания реалистичных роботов-гуманоидов, мощных, элегантных и экономичных. «Каждый робот Mesmer спроектирован и построен на основе 3D-сканирований реальных людей, что позволяет нам убедительно имитировать структуру костей человека, текстуру кожи и выражение лица», — говорится в заявлении компании.

София – первый робот, получивший законное гражданство

София была представлена ​​миру в 2016 году как сверхразумная гуманоидная голова с реалистичным лицом, способная моргать, смотреть по сторонам и говорить. Робот-гуманоид, созданный гонконгской фирмой Hanson robotics, умеет общаться с озорной улыбкой и даже рассказывать анекдоты.

София вошла в историю в октябре 2017 года, когда стала законным гражданином Саудовской Аравии. Это событие сделало Софию первым в мире роботом, получившим законное гражданство.

Хотя София обладает некоторыми впечатляющими способностями, у нее еще нет сознания, хотя Hanson Robotics утверждает, что полностью разумные машины могут стать доступными в течение нескольких лет.

Почему Алекс — мужчина

Большинство созданных в мире роботов-геминоидов копируют внешность женщин, однако Promobot уверен, что роботы с мужской внешностью будут более комфортны для общения потребителям.

«Есть исследование, в котором говорится, что именно в сервисных службах люди лучше воспринимают робота-мужчину или бесполого робота», — объясняет Кивокурцев. В качестве доказательства он приводит работы исследователей Национального исследовательского Томского государственного университета.

В исследовании «Восприятие различных типов культурных интерфейсов социальных роботов» говорится, что оценки гендерно-мужских интерфейсов примерно одинаковы – от 3 до 2 баллов. А вот для роботов с гендерно-женским типом интерфейса оценки другие. Робот явно женской внешности (и без одежды) был оценен респондентами как наиболее привлекательный и красивый (оценка 5, здесь и далее указано среднее арифметическое всех оценок).

Робот с интерфейсом, в меньшей степени намекающим на гендерную идентичность и одежду, получил нейтральные оценки (3). При этом робот с интерфейсом, имитирующим гендерный стереотип (розовый цвет тела, наличие фартука и т д.), был оценен как крайне непривлекательный и некрасивый.

«София»

Пожалуй, самым известным экспериментом по созданию андроида с человеческим лицом является робот София, представленный гонконгской компанией Hanson в 2016 году. Столь популярной Софию сделало то, что она стала первым роботом, получившим гражданство. Таким образом, правительство Саудовской Аравии продемонстрировало свою открытость к инновациям.

Однако проект интересен не этим, а своей антропологической и философской направленностью. Дэвид Хэнсон, известный американский робототехник, создал «Софию» для экспериментов на людях! (За кадром слышна подлая болтовня из фильма о безумных учёных). Нет, ничего страшного — речь шла о проверке концепции «зловещей долины», согласно которой нечто похожее на человека, но не одно, будет вызывать страх и неприязнь.

Хэнсон пытался сделать Софию похожей на актрису Одри Хепберн. Получилось не очень, но лицо действительно пугающее (или не очень) человеческое, вплоть до слегка дряблой кожи на шее. С помощью мимики она может изобразить около 60 эмоций. Для изучения реакции людей робот обладает программным интеллектом чат-бота — он может вести беседу на различные темы, задавать вопросы и шутить.

Вот еще одна вариация предыдущего случая – эмоциональное взаимодействие с человеком в исследовательских целях.

CyberOne

Типичный представитель альтернативного подхода к «гуманоидной» природе роботов от компании Xiaomi. У него человеческие моторика и форма тела, но он намеренно лишен лица. Его невозможно спутать с человеком, но он может одновременно распознавать 85 различных звуков окружающей среды и 45 человеческих эмоций, а также оснащен алгоритмом взаимодействия с искусственным интеллектом, который позволяет ему воспринимать трехмерное пространство. Он может самостоятельно ходить на двух ногах (максимальная скорость около 3,6 км/ч), общаться с людьми, быть очень милым и даже дарить цветы.

Робот имеет рост 177 сантиметров и вес 52 килограмма, его можно купить за 104 000 долларов. Это значит, что это полностью коммерческий проект.

CyberOne не может переносить грузы, передвигается не очень уверенно и вообще не имеет никакого практического применения, но у него есть и свои цели — во-первых, это демонстрация технологий, во-вторых, он помогает людям привыкнуть к окружающим их роботам и перестаньте их бояться. Именно по этой причине он антропоморфен – но только в общих чертах (Вспомните понятие «зловещая долина»!) и способен распознавать эмоции других. Без такой адаптации обществом массовое использование роботов в повседневной жизни невозможно.

Pedia_Roid

Еще один концептуальный подход к антропоморфизму демонстрирует робот Pedia_Roid. Он был создан японскими учеными и представляет собой реалистичного и очень детализированного ребенка-робота. Цель – научить студентов-стоматологов работе с детьми.

Он умеет имитировать человеческие эмоции, включая тревогу, страх и сопротивление, а главное, закатывает очень реалистичные истерики, готовя студентов к работе с нервными маленькими пациентами. Pedia_Roid имеет в общей сложности 24 степени свободы и может двигать головой, ртом, языком, веками, глазами, зрачками, руками, ногами и грудью. Движения его рта включают открытие и закрытие, чихание, кашель и даже рвоту.

«Это идеальный симулятор экстренных ситуаций», — говорит Юи Кавакубо, генеральный директор компании, разработавшей робота. Это как раз тот случай, когда рекомендации типа «Если вам нужен человек — просто наймите человека» не работают.

Насколько свободен робот Алекс

Строго говоря, робот — это голова Алекса, это вся «начинка», которая позволяет ему улыбаться, хмуриться и изображать удивление, а еще у него есть подвижная шея. Остальная часть тела — просто неподвижный манекен размером с человека. Алекс сидит на стуле и вращает головой влево и вправо на сцене конференц-зала в Сколково, демонстрируя разную мимику. Выражение лица — это то, что сегодня определяет качество социального робота с человеческой внешностью, поскольку большинство из них, как и Алекс, не умеют ходить и пользоваться руками, либо делают это очень неуклюже и не похожи на человека.

Но у всех геминоидов есть одна важная характеристика – степень свободы. Под этим термином разработчики подразумевают, сколько «точек» подвижно на лице: чем их больше, тем богаче мимика робота, тем она реалистичнее и тем менее неестественно отталкивает людей.

Робот Алекс имеет 29 степеней свободы лица, рассказывает сооснователь Promobot Олег Кивокурцев. В этом Алекс превосходит первого российского робота-геминоида Алису от компании «Нейроботикс» из Зеленограда. У Алисы, впервые представленной в 2011 году, их вдвое меньше. И для сравнения: один из самых популярных геминоидов в мире, робот София, созданный гонконгскими разработчиками, по мимике превосходит многих других андроидов — она может показывать 62 эмоции. При этом даже София выглядит очень выразительным роботом, но ее вряд ли можно принять за реального человека.

Свободу робота можно повысить, изменив аппаратное обеспечение в его голове. Все, что есть в черепе, — это моторы и приводы, приводящие в движение мимику лица. А «мозг» — это система Congintive Engine, технология, содержащая «память», различные данные — от ответов на ожидаемые вопросы (например, робот рассказывает о себе: кто он, сколько ему лет, как родился) в энциклопедии, что открывает двери для светских бесед.

«Алекс может учиться на неструктурированных данных. Лингвистическая база нейросетей позволяет это сделать», — продолжает Олег Кивокурцев. «Можно загрузить, например, каталог банковских продуктов, и на основе этих данных он сможет найти ответы на вопросы. Раньше приходилось вручную добавлять боту структуры «вопрос-ответ» для выделения поисковых запросов, и теперь он может сделать это сам».

Кивокурцев добавляет, что для робота была разработана система активного шумоподавления и распознавания речи, чтобы он мог общаться в людных местах. Шея Алекса двигается, и в зависимости от конфигурации у него подвижная рука. Кстати, на руках волосы натуральные — это, по задумке, нужно для большей реалистичности.

CyberOne – безликий гуманоид

В прошлом месяце Xiaomi представила своего первого робота-гуманоида — робота CyberOne стоимостью 104 000 долларов. Робот имеет рост 177 сантиметров и вес 52 килограмма.

CyberOne оснащен алгоритмом взаимодействия искусственного интеллекта, который позволяет ему воспринимать трехмерное пространство, а также распознавать людей, жесты и мимику. По словам представителей Xiaomi, бот может распознавать 85 различных звуков окружающей среды и 45 человеческих эмоций.

Приводы ножные и лицевые

В России есть специалисты с достаточно большим опытом в этой области, но не в большом количестве. Завесу над тайнами очаровательной Саи для корреспондента МИР 24 приоткрыл доцент кафедры робототехнических систем и мехатроники МГТУ имени Н.Э. Баумана Сергей Воротников.

Хотя проект виртуальной сети существует уже около года, сама Сая «старше»: ей хоть и не 17 лет, но, скажем так, больше пяти. А сам проект соответствует работе по созданию роботов-гуманоидов или андроидов, очень похожих на человека. Помимо Японии, наибольших успехов в этой области добились США и Южная Корея. Уже проводятся соревнования роботов-гуманоидов, и многие дизайнеры делают свои творения для военных целей, и они уже не похожи на девочек.

«Девушка Сая — это развитие идей известного японского профессора Хироси Исигуро», — сказал Воротников. — Около 10 лет назад он анонсировал проект робота, который будет похож на него лично, и никто не сможет их отличить. Была такая идея: неопытный журналист где-нибудь на нейтральной территории, в Швейцарии, должен встретиться с «Исигуро» и, не прикасаясь к собеседнику, поговорить с ним и угадать, кто он: робот или его конструктор».

Это уже отражает советский художественный фильм «Его звали Роберт» — занимательная пародия на научную фантастику конца 1960-х годов. Правда, этот план так и не был реализован. Исигуро приехал в Россию и привез своего робота — на самом деле очень похожего на своего создателя. Но ему не хватало правильной способности двигаться. Собственно, как и Саяс.

Оказывается, самое сложное в робототехнике — это ходить на двух ногах. Здесь легче корчить рожу, да и успехов здесь больше — успехи, можно сказать, «очевидны».

Первые образцы «Сайи», изготовленные около пяти лет назад, по словам эксперта, были «достаточно чудовищными».

«Но он постоянно обновляется. Количество актуаторов на лице — двигателей, отвечающих за мимику, — увеличивается, и создается больший авторитет», — отметил Сергей Воротников. — Кстати, у нас есть такой робот Пушкин — там наши конструкторы были реализованы попытки создать мимику. Но для нас это пока примитивно. Мимика откровенно неважна. Станций всего 20 — возникает рывковый эффект».

Кожа лица сделана из современного пластика, латекса и силикона, довольно удачно. Выражение лица достигается с помощью большого количества механических приводов внутри головы робота. Здесь конструкторам тоже пришлось немало потрудиться.

Во-первых, около пяти лет назад, как рассказал эксперт, Сая участвовала в школьном эксперименте и в качестве «учительницы» — преподавала какой-то урок. Потом оказалось, что мимика откровенно не доходила до человеческой.

«Пришли психологи и критически осмотрели лицо», — рассказал исследователь. — Если оно похоже на человека, но не очень, оно вызывает сильное отторжение, подобно лицу парализованного человека. И такие люди очень опасны для участия в воспитательных процессах школьников и детских садов. Им лучше сделать какую-нибудь игрушку, как Мишка».

Однако улучшение мимики принесло успех японским дизайнерам. Япония не только передовая индустриальная держава, ее дизайн-мышление очень озабочено именно сходством робота и человека, «социализацией» машин, чтобы робот мог, например, выполнять роль помощника для пожилых людей… Нынешний сетевой проект с участием Сайи, по мнению Воротникова, гораздо проще школы.

«Во-первых, опубликованное решение пока использует графическую модель Saia. Во-вторых, при подключении к сетям ноги вообще не имеют значения. Нужно, чтобы голова находилась на определенном расстоянии, чтобы был эффект естественного лица, — подчеркнул эксперт. — А в каком виде она сидит перед камерой, мы не знаем.Там может сидеть только верхняя часть — лицо, руки.Основная проблема андроидов — удержать баланс, решить который очень сложно.Сидя а двигать руками в статическом режиме — все возможно. А вот оторвать одну ногу и поставить другую — сложно».

Да, ходьба — камень преткновения для роботов. Недаром все роботы, которые не претендовали на то, чтобы быть абсолютно одинаковыми, а лишь имели некую отдалённую «человеческую внешность», зачастую с огромным взглядом «улыбаясь», и стояли на двух ногах, традиционно передвигались «на роликах». Это сработало: так здорово! Да и кастомизировать роллы гораздо проще.

«Роботы, которые ходят без поддержки, начали появляться в мире только в последние пять лет», — сказал Воротников. — В прошлом году среди них был чемпионат мира в США. Корейцы победили, южнокорейцы, конечно».

Читайте также: Как разобрать Xiaomi Redmi Note 8 Pro инструкция

Эрика – андроид-актриса

В 2020 году робот-гуманоид с искусственным интеллектом был выбран на главную роль в предстоящем голливудском научно-фантастическом фильме категории категории «Б» стоимостью 70 миллионов долларов. Эрика сыграет роль генетически модифицированного сверхчеловека, который бежит вместе с создавшими ее учеными.

Известно, что ведущая актриса сняла свои первые сцены для фильма в Японии в прошлом году, а остальную часть фильма должны снять в следующем году. «Эрика», публично дебютировавшая в 2015 году, является детищем робототехника из Университета Осаки Хироши Исигуро, который называет свое творение «самым красивым гуманоидным андроидом в мире».

Оснащенный сложным синтезатором речи, Android может наклонять голову, моргать и использовать массив инфракрасных датчиков для распознавания людей.

Грейс – робот-медсестра

Во время пандемии Covid-19 компания Hanson Robotics разработала новый прототип под названием Grace, предназначенный для сектора здравоохранения и предназначенный для взаимодействия с пожилыми людьми и людьми, изолированными во время пандемии.

Одетая в синюю форму медсестры, Грейс имеет азиатские черты лица, каштановые волосы и тепловизионную камеру в груди, которая измеряет температуру человека и отслеживает его реакцию.

Робот, цена которого пока неизвестна, использует искусственный интеллект для диагностики пациентов и может говорить на английском и китайском, а также на кантонском диалекте. Грейс может имитировать действие более 48 основных мышц лица, а ее поведение чем-то напоминает персонажей аниме.

Эрика

Первый робот, сыгравший роль в кино. (Видимо, все настолько устали от бесконечных прихотей и огромных гонораров голливудских звезд, что построить робота оказалось проще и дешевле.) Эрике досталась роль в фильме под названием «Б», в котором она играет саму себя — киборга женщина, оснащенная искусственным интеллектом.

Робот может говорить, отвечать на вопросы и обладает развитой мимикой. При создании внешности Эрики японские ученые Хироши Исигуро и Кохей Огава использовали внешность 30 девушек, которых обычный человек назвал бы красивыми, поэтому ее называют «самым красивым и умным андроидом в мире».

ИИ Эрики был обучен развитию характера и языку тела, поэтому она могла достоверно имитировать движения и эмоции.

Технологии Deepfake уже позволили заменить топ-звезд безымянными актерами Motion Capture. Возможно, однажды их заменят роботы.

Откуда берутся лица и голоса роботов

Лицо робота Софии, о котором говорилось выше, было скопировано с актрисы Одри Хепберн. Российские разработчики сделали роботов-геминоидов по-другому.

Внешность Алисы была скопирована с лица племянницы основателя компании «Нейроботикс» Владимира Конышева. На лицо девушки была нанесена силиконовая маска, которая была нанесена узором: он улавливал не только контуры и основные черты лица, но и текстуру кожи.

Лицо робота Алекса создавалось по той же схеме, но дольше: прототипом выступил основатель и председатель Promobot Алексей Южаков. Силиконовые слепки с него снимали 11 раз: чтобы получить один слепок, нужно несколько часов сидеть на месте. После этого «маску» оцифровали в 3D-модель и для нее «нарисовали» мимику. Но лица роботов всегда шире (силикон толще человеческой кожи) и более зрелыми, потому что нет мышечного тонуса.

«Алексей старался вообще не смотреть на то, как в лаборатории делают робота с его внешностью», — вспоминает Кивокурцев. «Чтобы не было соблазна вмешаться и попросить разработчиков сделать что-то другое. Он понимает, что это неправильно. И наконец увидел готовый результат. Он ему понравился – первое, что он сказал, было: «Так здорово!» А голос Алекса был синтезирован, сгенерирован компьютером, копировать чью-то манеру речи не было задачей.

Tesla Bot

Недавно на сцену вышел Tesla Bot Илона Маска, который помахал и потанцевал публике. Пока он мало что может сделать – на видео показано, как он выполняет простые задачи, такие как полив растений, переноска ящиков и подъем арматуры на производственной станции в Калифорнии.

По словам Маска, устройство будет дружелюбным помощником для людей, а также будет выполнять утомительную и опасную работу. Но это краткосрочно — и в будущем, по мнению предпринимателя, одержимого исследованием Марса, имеет смысл использовать Tesla Bot для освоения космоса и создания первой инопланетной колонии.

Будучи антропоморфным, робот сможет воссоздать среду, подходящую для человека, до того, как на Марс прибудут первые живые колонисты. Или, возможно, по мере развития проекта чтения мыслей Neuralink колонисты перенесут свое сознание роботам и…

Но давайте пока оставим это Голливуду.

 

«Теленоид»

Следующим запоминающимся экспериментом по созданию робота-андроида стал Telenoid, разработанный японским робототехником Хироши Исигуро в 2010 году. Он похож на мультяшного призрака Каспера, но с скорбно отсутствующим выражением нейтрального лица. «Теленоид» выглядит очень устрашающе – это признали даже создатели.

Технически Telenoid — это не совсем робот, а скорее коммуникатор. Пользователь подключается к нему через веб-камеру. Устройство, удерживаемое в руках другого человека, затем передает голос и имитирует движение лица и головы пользователя. Исигуро пытался вывести Telenoid на рынок и продать его за 8 тысяч долларов, но этот жуткий мобильный телефон на Android не имел коммерческого успеха.

Никола – эмоциональный ребенок-бот

В феврале исследователи из проекта RIKEN Guardian Robot Project в Японии представили ребенка-робота по имени Никола, который может передавать шесть основных эмоций. На лице андроида есть подвижные «мышцы», которые позволяют ему выражать радость, печаль, страх, гнев, удивление и отвращение.

Хотя на данный момент у бота нет тела, разработчики надеются, что в ближайшем будущем ему найдут множество применений.

«Андроиды, способные эмоционально общаться с нами, будут полезны в широком спектре жизненных ситуаций, например, при уходе за пожилыми людьми, и могут способствовать благополучию человека», — говорит ведущий разработчик бота Ватару Сато.

Лицо Николы включает в себя 29 пневматических приводов, которые управляют движением искусственных мышц, а еще шесть приводов используются для управления движениями головы и глазных яблок.